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毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 曲轴箱箱体的工艺及工装曲轴箱箱体的工艺及工装 英文题目英文题目 Crancase technology and tooling cabinet 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业：业： 机械制造及自动化 系系 别：别： 机械工程系 指导教师：指导教师： 二二 零零 一一 二二 年年 六六月月 摘要 I 摘 要 曲轴箱是一种典型的箱体零件，它的作用是容纳和支承其内的所有零部件，保 证它们相互间的正确位置，使彼此之间能协调地运转和工作。曲轴箱的分割面与轴 承孔，箱盖左右两侧缸孔精度要求较高，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要 表面及孔的粗精加工工序分开。在制定曲轴箱工艺过程中，还确定了切削参数，工 时定额，并填写了工序卡片。分别设计了一套钻联接孔的钻模与镗轴承孔的镗模， 并进行了定位误差分析。 关键词关键词：工艺过程； 切削用量； 工时定额；曲轴箱箱体；专用夹具； 定位误差分 析 东华理工大学长江学院毕业设计 Abstract II ABSTRACT Crankcase is a typical box part, its role is to hold and all the parts inside the bearing to ensure the correct position between them, so that better coordination to operate and work. Split the crankcase and the bearing bore surface, the to major rough surface and hole finishing operations separately. In the development process card. Were designed a drill hole jig join bearing hole boring and boring model, and location error analysis out. Key words: Process； cutting the amount of fixed working hours； special fixtures； positioning error analysis 东华理工大学长江学院毕业设计 目录 目 录 绪绪 论论1 1 曲轴箱结构特点分析曲轴箱结构特点分析.2 1.1 曲轴箱的结构特点2 1.2 曲轴箱图样分析2 1.3 生产纲领的确定2 1.4 确定毛坏的制造形式3 1.5 材料的选择3 2 拟定箱体加工工艺路线拟定箱体加工工艺路线.4 2.1 定位基准的选择原则4 2.2 切削用量的选择原则4 2.2.2 精加工时切削用量的选择精加工时切削用量的选择.4 2.3 曲轴箱的机械加工工艺过程分析5 2.4 曲轴箱加工工艺路线的确定5 3 毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确定毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确定.6 3.1 曲轴箱箱体：6 3.2 曲轴箱合箱7 3.2.2 主要孔加工的工序尺寸及加工余量主要孔加工的工序尺寸及加工余量.7 4 确定切削参数和工时定额的计算确定切削参数和工时定额的计算.8 4.1 粗铣箱体底面8 4.2 铣箱体分割面10 4.3 精铣箱体底面14 4.4 钻底面 418MM孔，锪 440MM凸台.15 4.5 钻 1216MM孔，锪 1232MM凸台平面.18 4.6 锪 60MM凸台平面，钻、攻 3M6MM螺纹.21 4.7 磨削分割面25 4.8 粗镗 100MM轴承孔，留精镗余量 0.4MM26 035. 0 0 4.9 精镗 100MM轴承孔26 035. 0 0 4.10 镗左右两侧 100MM缸孔27 035. 0 0 4.11 铣箱盖上斜面 50MM160MM29 4.12 钻、攻箱盖缸孔 6M8 螺孔 31 4.13 钻、攻轴承孔端面 6M8 螺孔 33 5 专用夹具的设计专用夹具的设计.37 5.1 概述.37 5.2 专用铣床夹具设计37 结结 论论42 致致 谢谢43 参考文献44 东华理工大学长江学院毕业设计 绪论 1 绪 论 箱体类零件是箱体类零部件装配时的基础零件，它的作用是容纳和支承其内的 所有零部件，并保证它们相互间的正确位置，使彼此之间能协调地运转和工作。因 而，箱体类零件的精度对箱体内零部件的装配精度有决定性影响。它的质量，将直 接影响着整机的使用性能、工作精度和寿命。 本课题所涉及的曲轴箱零件是一种典型的、相对复杂的、加工技术要求较高的 箱体类零件。曲轴箱箱盖、箱体主要加工部分是分割面、轴承孔、缸孔、通孔和螺 孔。其中轴承孔及箱盖上缸孔要在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔及铣削端面的加工。 其结构有多种孔、面，而且要求都相对较高。 通过对曲轴箱结构的分析，了解曲轴箱加工的特点，通过对机床夹具总体设计 的过程，深入生产实际调查研究，了解工件的工艺过程、本工序的加工要求、工件 已加工面及待加工面的情况、基准面选择的情况、可以选用的机床设备及切削用量 等。在设计过程中，不仅可以巩固相关的专业知识，还将提高查阅设计手册及图册 的能力，并熟悉相关的国家标准，锻炼独立解决问题的能力，提高应用绘图软件绘 制工程图的 熟练度等。可以有效地将大学所学的各方面知识加以运用，为以后毕业 就业，从事制造业行业方面的工作，打好基础。 东华理工大学长江学院毕业设计 曲轴箱结构特点分析 2 1 曲轴箱结构特点分析 1.1 曲轴箱的结构特点 1）孔径精度：孔径的尺寸精度和几何精度形状精度会影响轴的回转精度和轴承 的寿命。其中曲轴箱合箱后对轴承孔与两侧缸孔精度要求较高，为 IT7 级。 2）孔与孔的位置精度：同一轴线上各孔的同轴度误差和孔的端面对轴线的垂直 度误差，会影响主轴的径向跳动和轴向窜动，同时也使温度增加，并加剧轴承磨损。 一般同轴线上各孔的同轴度约为最小孔径尺寸公差的一半。其中曲轴箱全箱后对两 个 mm 轴承孔的同轴度公差为 0.03mm。 35. 0 . 0 0 100 3）主要平面的精度：箱体零件上的装配基面通常即是设计基准又是工艺基准， 其平面度误差直接影响主轴与床身联接时的接触刚度，加工时还会影响轴孔的加工 精度，因此这些平面必须本身平直，彼此相互垂直或平行。其中曲轴箱合箱后对箱 盖分割面与箱体分割面的对称度要求为 0.02mm。 4）孔与平面的位置精度：箱体零件一般都要规定主要轴承孔和安装基面的平行 度要求，它们决定了主要传动轴和机器上装配基准面之间的相互位置及精度。其中 箱盖、箱体轴承孔的轴心线对分割面的对称度公差为 0.02mm。 5）表面粗糙度：重要孔和主要表面的粗糙度会影响联接面的配合性质和接触刚 度，所以要求较严格，其中曲轴箱箱体与箱盖的分割面的粗糙度要求达到 Rz1.6. 1.2 曲轴箱图样分析 1）箱盖、箱体分割面的平面度公差为 0.03mm。 2）轴承孔由箱盖、箱体两部分组成，其尺寸 mm 的分割面位置，对上、 35. 0 . 0 0 100 下两个半圆孔有对称度要求，其对称度公差为 0.02mm。 3）两个 mm 轴承孔的同轴度公差为 0.03mm。 35. 0 . 0 0 100 4）140mm 端面对 mm 孔轴心线的垂直度公差为 0.03mm。 35. 0 . 0 0 100 5）箱盖上部 2mm 孔端面对其轴心线的垂直度公差为 0.03mm，对 35. 0 . 0 0 100 mm 轴承孔轴心线平行度公差为 0.03mm。 35. 0 . 0 0 100 1.3 生产纲领的确定 生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。零件的生产纲领 还包括一定的备品和废品数量。计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领，按下式 计算： 东华理工大学长江学院毕业设计 曲轴箱结构特点分析 3 N=Qn(1+)(1+) 式中 N-零件的年产量，单位为件/年； Q-产品年产量，单位为台/年； n-每台产品中该零件数量，单位为件/台； -备品百分率； -废品百分率。 已经该减速箱年产量 Q=1200 台/年，备品率 =5%，废品率 =3% 即 N=Qn(1+)(1+) =1200（1+5%）（1+3%） =1297 件/年 1.4 确定毛坏的制造形式 查机械制造工艺学P7 表得，重型零件（30kg 以上）年产量1000 件/年， 为大批量生产。采用金属模机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。 1.5 材料的选择 由于曲轴箱的形状相对比较复杂，而且它只是用来起连接作用和支撑作用，查 阅机械加工工艺手册表 2.2-2.3，考虑到灰铸铁容易成形，切削性能、强度、 耐磨性、耐热性均较好且价格低廉，而且一般箱体零件的材料大都采用铸铁，故选 用牌号为 HT200 的灰铸铁。 表 1-1 HT200 的力学性能 牌号抗压强度 /MPa 抗剪强度 /MPa 弹性模量 /GPa 疲劳极限 /MPa HT200 588785 243 7810888108 东华理工大学长江学院毕业设计 拟定箱体加工工艺路线 4 2 拟定箱体加工工艺路线 2.1 定位基准的选择原则 2.1.1 精基准的选择 大批量生产的曲轴箱，通常以底平面（或分割面）和两定位销孔为精基准。这 种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以 加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大 部分工序的定位基准，实现“基准统一”原则，此外，这种定位方式夹紧方便，工 件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。 2.1.2 粗基准的选择 加工曲轴箱箱体或箱盖底平面时，取要加工的面得对称面为粗基准，符合工作 表面间相互位置要求原则。这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀，减少 箱体合装时对合面的变形。 2.2 切削用量的选择原则 2.2.1 粗加工时切削用量的选择 粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工 的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的 刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。 （1）切削深度的选择 粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的 工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将 粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑几次走刀。 （2）进给量的选择 粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺 系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、 刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大 一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。 （3）切削速度的选择 粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进 给量和切削速度三者决定了切削速率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功 率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。 2.2.2 精加工时切削用量的选择 精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精 加工的切削用量时应先考虑如何保证质量，并在此基础上尽量提高生产效率。 东华理工大学长江学院毕业设计 拟定箱体加工工艺路线 5 （1）切削深度的选择 精加工时的切削深度应根据加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要 留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。 （2）进给量的选择 精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于 断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。 （3）切削速度的选择 切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞 刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只 有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的 范围。 2.3 曲轴箱的机械加工工艺过程分析 1）曲轴箱箱盖，箱体主要加工部分是分割面、轴承孔、缸孔、通孔和螺孔，其 中轴承孔及箱盖上缸孔要在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔及刮削端面的加工，以保 证两轴承孔同轴度、端面与轴承孔轴心线的垂直度、缸孔端面与轴承孔轴心线的平 行度要求等 。 2）曲轴箱在加工前，要进行人工时效处理，以消除铸件内应力。加工时应注意 夹紧位置，夹紧力大小及辅助支承的合理使用主，防止零件的变形。 3）箱盖、箱体分割面上的 1216mm 孔的加工，采用同一钻模，均按外形找 正，这样可保证孔的位置精度要求。 4）曲轴箱箱盖、箱体不具互换性，所以每装配一套必须钻、铰定位销，做标记 和编号。 2.4 曲轴箱加工工艺路线的确定 曲轴箱的主要加工表面为上、下两平面和两分割面，较重要的加工表面为曲轴 箱箱体和箱盖的结合面，以及合箱后的轴承孔，次要加工表面为联接孔、螺纹孔、 箱体和箱盖的上下平面等。 曲轴箱的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。曲轴箱的加工路线 按可分为三个阶段： 第一阶段为曲轴箱箱盖的加工； 第二阶段为曲轴箱箱体的加工； 第三阶段为曲轴箱合箱后的加工。 第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准；第二阶段主要是加工除精基 准以外的其它表面，为合箱做准备的螺孔和结合面的粗加工等；第三阶段则主要是 最终保证曲轴箱各项技术要求的加工，包括合箱后轴承孔、缸孔的精加工。 东华理工大学长江学院毕业设计 毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确 定 6 3 毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确定 3.1 曲轴箱箱体： 3.1.1 毛坯的外廓尺寸 考虑其加工外廓尺寸为 690300260mm，表面粗糙度要求为 3.2，根据 z Rm 机械加工工艺手册表 3.124 及表 3.126，公差等级 IT810 级，取 8 级， 铸件机械加工余量等级取 F 级。由于加工时是以加工表面的对称平面为基准，同时 加工两面，故为双边余量。 3.1.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 为了保证加工后工件的尺寸，由机械加工工艺手册表 3.223 与表 3.2 25 得切削灰铸铁时，毛坯的高度余量为： 工序 6 的底面粗铣余量为 3.5mm。 工序 7 的分割面粗铣余量为 3.5mm+精铣余量 1mm+留磨余量 0.5mm，总 5mm 余量 工序 8 的底面精铣余量为工序 6 的保留余量 1mm。 工序 12 分割面磨削后达到要求尺寸 260mm 即毛坯的高度为：260+9.5mm=269.5mm。 表 3-1 箱体主要平面加工余量表 工序名称工序余量工序所能达 到的精度等 级 表面粗糙度工序尺寸工序尺寸及 其上下偏差 磨分割面 0.5mm IT7（ 052 . 0 0 ） 0.8260mm 260 052 . 0 0 铣底面 1.0mm IT8（ 081 . 0 0 ） 3.2260.5mm 260.5 081 . 0 0 精铣分割面 1.0mm IT8（ 081 . 0 0 ） 3.2261.5mm 261.5 081 . 0 0 粗铣分割面 3.5mm IT12（ 52 . 0 0 ） 6.3262.5mm 262.5 52 . 0 0 粗铣底面 3.5mm IT12（ 52 . 0 0 ） 6.3266mm 266 52 . 0 0 东华理工大学长江学院毕业设计 毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确 定 7 毛坯面 225269.5mm 269.52 3.1.3 主要孔加工的工序尺寸及加工余量 工序 9：钻 4-18mm 孔，锪 4-40mm 凸台 由于是底孔，精度要求不高，故直接采用相同直径的麻花钻进行加工，孔加工 好后，采用莫氏锥柄平底锪钻进行锪凸台平面。 工序 10：12-16mm 孔，锪 12-32mm 凸台 由于是联接孔，精度要求不高，故直接采用相同直径的麻花钻进行加工，孔加 工好后，采用莫氏锥柄平底锪钻进行锪凸台平面。 工序 11：钻、攻 3-M6mm 螺纹孔 由于是攻螺纹孔，由机械加工工艺手册表 3.2-20 查得，先用 5mm 的麻花 钻进行通孔的加工，而后再用 M8mm 的丝锥进行攻螺纹。 3.2 曲轴箱合箱 3.2.1 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 工序 8：以底面定位，装夹工件，铣箱盖上斜面 50mm160mm 箱盖上斜面粗糙度为为 12.5um，可一次铣削得到，余量机械加工工艺手册 z R 表 3.2-23 为 1.5mm。 3.2.2 主要孔加工的工序尺寸及加工余量 工序 5：粗镗 100mm 轴承孔，为保证加工尺寸，留精镗余量 0.5-0.6mm， 035. 0 0 粗镗余量为 9.6mm，精镗余量为 0.4mm，不，总余量为 10mm。 工序 7：分别镗两侧 100mm 缸孔 035 . 0 0 粗镗余量为 9.6mm，精镗余量为 0.4mm，总余量为 10mm。 工序 9：钻、攻箱盖缸孔端面上 6-M8mm 螺纹孔 由于是攻螺纹孔，由机械加工工艺手册表 3.2-20 查得，先用 5mm 的麻花 钻进行通孔的加工，而后再用 M8mm 的丝锥进行攻螺纹孔。 工序 10：钻、攻轴承孔端面上 6-M8mm 螺纹孔 由于是攻螺纹孔，由机械加工工艺手册表 3.2-20 查得，先用 5mm 的麻花 钻进行通孔的加工，而后再用 M8mm 的丝锥进行螺纹。 表 3-2 曲轴箱合箱后轴承孔及两侧缸孔加工余量表 工序名称工序余量工序所能达到 的精度等级 工序尺寸工序尺寸及上 下偏差 东华理工大学长江学院毕业设计 毛坯尺寸、机械加工余量和工序尺寸的确 定 8 精镗孔 0.4 IT7（） 035 . 0 0 100 100mm 035 . 0 0 粗镗孔 9.6 IT9（） 087 . 0 0 99.6 99.6mm 087 . 0 0 毛坯孔 290 902 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 8 4 确定切削参数和工时定额的计算 工时定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的 时间，用 t 表示。工时定额是安排生产计划、成本核算的主要依据，在设计新厂时， 1 是计算设备数量、布置车间、计算工人数量的依据。时间定额由下述部分组成： 1）基本时间：直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性 质等工艺过程所消耗的时间，用 t 表示。 m 2）准备与终结时间：工人为了生产一批产品和零部件，进行准备和结束工作所 消耗的时间，用 t 表示。 s 3）布置工作地时间：为使加工正常进行，工人照管工作地所消耗的时间，一般 按作业时间的百分数 表示。 4）休息与生理需要时间：工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消 耗的时间，一般按作业时间的百分数 表示。 则大量生产时的时间定额为： t =（t+t ） 1+（+）/100 ime 4.1 粗铣箱体底面 工件材料：HT200 灰铸铁 工件尺寸：长度 l=690mm，宽度 a=300mm 的平面 加工要求：铣箱体底面，留加工余量 1mm 机床：立式铣床 X53K 刀具：采用标准硬质合金端铣刀 加工余量：h=3.5mm （1）选择刀具： 根据切削用量手册表 2，选择 YT15 硬质合金刀片。 根据切削用量手册P110 表 1，铣削深度 a 4mm 时，端铣刀直径为 80mm， p 铣削宽度为 60mm，便实际要求铣削宽度 a 为 300mm，故因根据实际铣削宽度 a 为 ee 300mm，则端铣刀直径为 400mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，由切削用量手册 表 13，故齿数为 z=10。 铣刀几何形状：由切削用量手册P114 表 2，端铣刀主偏角 K =20，端铣 r 刀后角 =6，端铣刀副偏角 K=5，端铣刀副后角 =8，刀齿斜角 =- 0r 0 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 9 20，端铣刀前角 =0。 （2）选择切削用量： 决定铣削深度 a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，故 p a =h=3.5mm p 决定每齿进给量：采用不对称端铣，以提高进给量。根据切削用量手册 P118 表 5，当使用 YT15 时，铣床功率为 10kw（X53K 立铣说明书， 切削用量手册 表 25）时，每齿进给量 a =0.090.18mm/z，但因采用不对称端铣，取 0.18mm/z。 f （3）选择铣刀磨钝标准及耐用度： 根据切削用量手册P119 表 7，铣刀刀齿后刀面最大磨损为 1.5mm。由于铣刀直 径 d=400mm，故耐用度 T 为 30min。 （4）决定切削速度 v 和每秒钟进给量： 根据切削用量手册表 13，当铣刀直径 d=400mm，齿数 z=10，铣削深度 a 4mm，每齿进给量 a 0.24mm/z 时， pf v =1.64m/s，n =1.66r/s，v =3.49mm/s。 再乘以各修正系数为 iifi 切削用量手册P132 表 13 故 v= v xk =1.641.00.8=1.312m/s iv n=n xk =1.661.00.8=1.328r/s in v =v xk=3.491.00.8=2.79m/s ffivf 根据 X53K 立铣说明书切削用量手册表 25，选择 n =1.58r/s，v=3.17mm/s，因此实际切削速度和每齿进给量为： efe V =1.98m/s e 1000 dn 1000 1.5840014 . 3 a =0.2mm/z fe )(v efe nz58 . 1 1017 . 3 （5）校验机床功率 根据表切削用量手册表 17，当铣削宽度170mm，铣削深度 a 4.2mm，d=200mm，齿数 z=10，v=3.17m/s，近似为 P =5.6kw。根据 X52K 型 pfee 立铣说明书，机床主轴允许的功率为 P=10kw0.75=7.5kw，故 P P，因此所选择的 e 切削用量可以采用。 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 10 （6）计算基本工时 tm 根据公式：t =L/ v，其中 L=1+y+，v=3.17mm/s，根据切削用量手册 mfefe 表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 y+=117mm，则 L=807mm，则基本工时为 t =254.57s m 17 . 3 807 （7）准备与终结时间 t 为： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15t =38.19s em （8）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46，得 +=15.9%，故单件时间 t =（t+t ） 1+（+）/100 ime t =(254.57+38.19)(1+0.159)=339.31s i 4.2 铣箱体分割面 工件材料：HT200 灰铸铁 工件尺寸：长度 l=690mm，宽度 a=300mm 的平面 加工要求：铣箱体分割面，留磨余量 0.5mm 机床：立式铣床 X53K 刀具：采用标准硬质合金端铣刀 加工余量：粗铣余量 3.5mm，精铣余量为 1mm 4.2.1 粗铣箱体分割面 （1）选择刀具 根据切削用量手册表 2，选择 YT15 硬质合金刀片。 根据切削用量手册P110 表 1，铣削深度 a 4mm 时，端铣刀直径为 80mm， p 铣削宽度为 60mm，但实际要求铣削宽度 a 为 300mm，故因根据实际铣削宽度 a 为 ee 300mm，则端铣刀直径为 400mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，由切削用量手册 表 13，故齿数为 z=10。 铣刀几何形状：由切削用量手册P114 表 2，端铣刀主偏角 K =20，端铣 r 刀后角 =6，端铣刀副偏角 K=5，端铣刀副后角 =8，刀齿斜角 =- 0r 0 20，端铣刀前角 =0 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 11 （2）选择切削用量： 决定铣削深度 a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，故 p a =h=3.5mm p 决定每齿进给量：采用不对称端铣，以提高进给量。根据切削用量手册 P118 表 5，当使用 YT15 时，铣床功率为 10kw（X53K 立铣说明书， 切削用量手册 表 25）时，每齿进给量 a =0.090.18mm/z，但因采用不对称端铣，取 0.18mm/z。 f （3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量手册P119 表 7，铣刀刀齿后刀面最大磨损为 1.5mm。由于铣 刀直径 d=400mm，故耐用度 T 为 30min。 （4）决定切削速度 v 和每秒钟进给量 根据切削用量手册表 13，当铣刀直径 d=400mm，齿数 z=10，铣削深度 a 4mm，每齿进给量 a 0.24mm/z 时， pf v =1.64m/s，n =1.66r/s，v =3.49m/s。 iifi 再乘以各修正系数为切削用量手册P132 表 13 故 v= v xk =1.641.00.8=1.312m/s iv n=n xk =1.661.00.8=1.328r/s in v =v xk=3.491.00.8=2.79m/s ffivf 根据 X53K 立铣说明书切削用量手册表 25，选择 n =1.58r/s，v=3.17m/s，因此实际切削速度和每齿进给量为： efe V =1.98m/s e 1000 dn 1000 1.5840014 . 3 a =0.2mm/z fe )(v efe nz58 . 1 1017 . 3 （5）校验机床功率 根据表切削用量手册表 17，当铣削宽度170mm，铣削深度 a 4.2mm，d=200mm，齿数 z=10，v=3.17m/s，近似为 P =5.6kw。 pfee 根据 X52K 型立铣说明书，机床主轴允许的功率为 P=10kw0.75=7.5kw，故 P P，因此所选择的切削用量可以采用。 e （6）计算基本工时 tm 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 12 根据公式：t =L/ v，其中 L=1+y+，v=3.17mm/s，根据切削用量手册 mfefe 表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 y+=117mm，则 L=807mm，则基本工时为 t =807/3.17=254.57s m （7）准备与终结时间 t 为： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15t =38.19s em （8）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46，得 +=15.9% t =（t+t ） 1+（+）/100 ime t =(254.57+38.19)(1+0.159)=339.31s i 4.2.2 精铣箱体分割面 （1）选择刀具 根据切削用量手册表 2，选择 YT15 硬质合金刀片。 根据切削用量手册P110 表 1，铣削深度 a 4mm 时，端铣刀直径为 80mm， p 铣削宽度为 60mm，但实际要求铣削宽度 a 为 300mm，故因根据实际铣削宽度 a 为 ee 300mm，则端铣刀直径为 400mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，由切削用量手册 表 13，故齿数为 z=10。 铣刀几何形状：由切削用量手册P114 表 2，端铣刀主偏角 K =20，端铣 r 刀后角 =6，端铣刀副偏角 K=5，端铣刀副后角 =8，刀齿斜角 =- 0r 0 20，端铣刀前角 =0 （2）选择切削用量： 决定铣削深度 a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，故 p a =h=1mm。决定每齿进给量：采用不对称端铣，以提高进给量。根据切削用 p 量手册P118 表 5，当使用 YT15 时，铣床功率为 10kw（X53K 立铣说明书， 切 削用量手册表 25）时，每齿进给量 a =0.090.18mm/z，但因采用不对称端 f 铣，取 0.18mm/z。 （3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 13 根据切削用量手册P119 表 7，铣刀刀齿后刀面最大磨损为 1.5mm。由于铣刀直 径 d=400mm，故耐用度 T 为 30min。 （4）决定切削速度 v 和每秒钟进给量 根据切削用量手册表 13，当铣刀直径 d=400mm，齿数 z=10，铣削深度 a 4mm，每齿进给量 a 0.24mm/z 时， pf v =1.64m/s，n =1.66r/s，v =3.49m/s。 iifi 再乘以各修正系数为切削用量手册P132 表 13 故 v= v xk =1.641.00.8=1.312m/s iv n=n xk =1.661.00.8=1.328r/s in v =v xk=3.491.00.8=2.79mm/s ffivf 根据 X53K 立铣说明书切削用量手册表 25，选择 n =1.58r/s，v=3.17mm/s，因此实际切削速度和每齿进给量为： efe V =1.98(m/s) e 1000 dn 1000 1.5840014 . 3 a =0.2mm/z fe )(v efe nz58 . 1 1017 . 3 （5）校验机床功率 根据表切削用量手册表 17，当铣削宽度170mm，铣削深度 a 4.2mm，d=200mm，齿数 z=10，v=3.17m/s，近似为 P =5.6kw。 pfee 根据 X52K 型立铣说明书，机床主轴允许的功率为 P=10kw0.75=7.5kw，故 P P，因此所选择的切削用量可以采用。 e （6）计算基本工时 tm 根据公式 t =L/ v，其中 L=1+y+，v=3.17mm/s，根据切削用量手册 mfefe 表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 y+=117mm，则 L=807mm，则基本工时为 t =807/3.17=254.57s m （7）准备与终结时间 t 为： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15t =38.19s em 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 14 （8）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46，得 +=15.9% t =（t+t ） 1+（+）/100 ime t =(254.57+38.19)(1+0.159)=339.31s i 4.3 精铣箱体底面 工件材料：HT200 灰铸铁 工件尺寸：长度 l=690mm，宽度 a=300mm 的平面 加工要求：精铣箱体底面 机床：立式铣床 X53K 刀具：采用标准硬质合金端铣刀 加工余量：1mm （1）选择刀具 根据切削用量手册表 2，选择 YT15 硬质合金刀片。 根据切削用量手册P110 表 1，铣削深度 a 4mm 时，端铣刀直径为 80mm， p 铣削宽度为 60mm，但实际要求铣削宽度 a 为 300mm，故因根据实际铣削宽度 a 为 ee 300mm，则端铣刀直径为 400mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，由切削用量手册 表 13，故齿数为 z=10。 铣刀几何形状：由切削用量手册P114 表 2，端铣刀主偏角 K =20，端铣 r 刀后角 =6，端铣刀副偏角 K=5，端铣刀副后角 =8，刀齿斜角 =- 0r 0 20，端铣刀前角 =0 （2）选择切削用量： 决定铣削深度 a ：由于加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，故 p a =h=1mm。决定每齿进给量：采用不对称端铣，以提高进给量。根据切削用 p 量手册P118 表 5，当使用 YT15 时，铣床功率为 10kw（X53K 立铣说明书， 切 削用量手册表 25）时，每齿进给量 a =0.090.18mm/z，但因采用不对称端 f 铣，取 0.18mm/z。 （3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量手册P119 表 7，铣刀刀齿后刀面最大磨损为 1.5mm。由于铣 刀直径 d=400mm，故耐用度 T 为 30min。 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 15 （4）决定切削速度 v 和每秒钟进给量 根据切削用量手册表 13，当铣刀直径 d=400mm，齿数 z=10，铣削深度 a 4mm，每齿进给量 a 0.24mm/z 时， pf v =1.64m/s，n =1.66r/s，v =3.49m/s。 iifi 再乘以各修正系数为切削用量手册P132 表 13 故 v= v xk =1.641.00.8=1.312m/s iv n=n xk =1.661.00.8=1.328r/s in v =v xk=3.491.00.8=2.79mm/s ffivf 根据 X53K 立铣说明书切削用量手册表 25，选择 n =1.58r/s，v=3.17mm/s，因此实际切削速度和每齿进给量为： efe V =1.98(m/s) e 1000 dn 1000 1.5840014 . 3 a =0.2mm/z fe )(v efe nz58 . 1 1017 . 3 （5）校验机床功率 根据表切削用量手册表 17，当铣削宽度170mm，铣削深度 a 4.2mm，d=200mm，齿数 z=10，v=3.17m/s，近似为 P =5.6kw。 pfee 根据 X52K 型立铣说明书，机床主轴允许的功率为 P=10kw0.75=7.5kw，故 P P，因此所选择的切削用量可以采用。 e （6）计算基本工时 tm 根据公式 t =L/ v，其中 L=1+y+，v=3.17mm/s，根据切削用量手册 mfefe 表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 y+=117mm，则 L=807mm，则基本工时为 t =807/3.17=254.57s m （7）准备与终结时间 t 为： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15t =38.19s em （8）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46，得 +=15.9% 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 16 t =（t+t ） 1+（+）/100 ime t =(254.57+38.19)(1+0.159)=339.31s i 4.4 钻底面 418mm 孔，锪 440mm 凸台 工件材料：HT200 灰铸铁 加工要求：4 个孔径 d=18mm，深 18mm 通孔，并锪 440mm 凸台 机床：Z35 型摇臂钻床 4.4.1 钻底面 418mm 孔 选择高速钢麻花钻头，因通孔加工精度要求较低，直接选取钻头直径 d=18mm， 钻头几何形状为（削用量手册P63-65）双锥，修磨横刃，=30，2=118， =12，=55，二重刃长度 b =3.5mm，横刃长度 b=2mm，弧面长度 l=4mm。 0 z （1）确定进给量 f： 按加工要求决定进给量：当加工要求为，由切削用量手册表 5，d=18mm 时， f=0.700.86mm/r。 按钻头强度决定进给量：由切削用量手册表 7，当 d=18mm20mm 时，钻头 强度允许的进给量 f=2mm/r 按机床进给机构强度决定进给量：由切削用量手册表 8，当 d=18mm，机床 进给机构允许的轴向力为 9800N， （Z35 型摇臂钻床允许的轴向力为 19620N， 切削 用量手册表 34）时，进给量 f=1.5mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，最受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.700.86mm/r，根据 Z35 型摇臂钻床说明书，选择 f=0.9mm/r。 （2）决定钻头磨钝标准及耐用度 由切削用量手册表 9，当 d=18mm，钻头后刀面最大磨损量取为 0.8mm，耐 用度 T 为 60min （3）决定切削速度 由切削用量手册表 11，HT200 的灰铸铁可加工性为第 5 类。 由切削用量手册P78 表 12，当加工性为第 5 类， f=0.9mm/r0.95mm/r,d=18mm，双横刃磨的钻头时，v =0.31m/s。切削速度的修正 i 系数为：加工材料强度与硬度改变时的修正系数 k=0.94，钻头材料改变时， mv k =0.83，故 tv V= v k k =0.310.830.94=0.24m/s imvtv 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 17 n=4.25r/s d V1000 1814 . 3 0.241000 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，可考虑选择 n=5r/s，但因所选转速较计算转速高， 这样会使刀具耐用度下降，故可以将进给量降低 1 级，即 f=0.67mm/r。 也可以选择较低一级转速 n=3.92r/s，仍用 f=0.9mm/r，比较这两种方案： 第一方案：n=5r/s，f=0.67mm/r nf=50.67=3.35 第二方案：n=3.92r/s，f=0.9mm/r nf=3.920.9=3.53 因为第一方案乘积较大，基本工时较少，故选择第一方案 n=3.92r/s，f=0.9mm/r。 （4）检验机床功率及扭矩 由切削用量手册表 17，当 f0.64mm/r，d19mm 时，扭矩 M =76.81N/m， e 扭矩的修正系数为 1.0，故 M=76.81N/m。根据 Z35 型摇臂钻床说明书，当 n=3.92r/s 时，扭矩 M=168.7N/m。 由切削用量手册表 19，当 d20mm，v=0.24m/s，f0.9mm/r 时， P =2.5kw。 e 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，P=4.50.75=3.375kw，由于 M M，P P，故选 ee 择的切削用量可用，即 n=3.92r/s，f=0.9mm/r,V=0.24m/s （5）计算基本工时： t= m nfL 式中，L=1+y+，其中 l=18mm，入切量及超切量由切削用量手册表 22 得 y+=10mm，则 t=28/3.920.9=7.94s m （6）准备与终结时间 t ： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15 t =1.19s em （7）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46 得 +=17.4% t =（t+t ） 1+（+）/100 ime 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 18 t =（7.94+1.19） （1+0.174）=10.72s i 由于加工 4 个孔，故 t =410.72=42.88s i 4.4.2 锪底面 440mm 凸台平面 由于是锪凸台平面，故由实际机械加工工艺手册P1004G 表 10-84 选用带可 换导柱莫氏锥柄平底锪钻（d d 为 4020mm） 。 12 由实用机械加工工艺手册P1393 表 11-273，选用 f=0.15mm/r，v=0.67m/s。 n=5.33r/s d V1000 4014 . 3 0.671000 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，可考虑选择 n=7.92r/s，但因所选转速较计算转 速高，这样会使刀具耐用度下降，故可以将进给量降低 1 级，即 f=0.14mm/r。 也可以选择较低一级转速 n=5r/s，仍用 f=0.15mm/r，比较这两种方案： 第一方案：n=6.25r/s，f=0.14mm/r nf=6.250.14=0.88 第二方案：n=5r/s，f=0.15mm/r nf=50.15=0.75 因为第一方案乘积较大，基本工时较少，故选择第一方案 n=6.25r/s，f=0.14mm/r，则基本工时 t=L/nf，L=3mm 得 m t=3/6.250.14=3.43s m 由于要锪 4 个凸台平面，则 t=43.43=13.72s m 辅助时间 t 为 e t =0.15 t=2.06s em 则总工时 t 为 i t =13.72+2.06+42.88=58.66s i 4.5 钻 1216mm 孔，锪 1232mm 凸台平面 工件材料：HT200 灰铸铁 加工要求：12 个孔径 d=16mm，深 18mm 通孔，并锪 1232mm 凸台 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 19 机床：Z35 型摇臂钻床 4.5.1 钻 1216mm 通孔 选择高速钢麻花钻头，因通孔加工精度要求较低，直接选取钻头直径 d=16mm， 钻头几何形状为（削用量手册P63-65）双锥，修磨横刃，=30，2=118， =12，=55，二重刃长度 b =2.5mm，横刃长度 b=1.5mm，弧面长度 l=3mm。 0 z （1）确定进给量 f： 按加工要求决定进给量：当加工要求为，由切削用量手册表 5，d=16mm 时， f=0.610.75mm/r。 按钻头强度决定进给量：由切削用量手册表 7，当 d=16mm16mm 时，钻头 强度允许的进给量 f=1.45mm/r。 按机床进给机构强度决定进给量：由切削用量手册表 8，当 d=16mm，机床 进给机构允许的轴向力为 9800N， （Z35 型摇臂钻床允许的轴向力为 19620N， 切削 用量手册表 34）时，进给量 f=1.8mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，最受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.610.75mm/r，根据 Z35 型摇臂钻床说明书，选择 f=0.67mm/r。 （2）决定钻头磨钝标准及耐用度 由切削用量手册表 9，当 d=16mm，钻头后刀面最大磨损量取为 0.8mm，耐 用度 T 为 60min。 （3）决定切削速度 由切削用量手册表 11，HT200 的灰铸铁可加工性为第 5 类。 由切削用量手册P78 表 12，当加工性为第 5 类，f=0.67mm/r,d=16mm，双横 刃磨的钻头时，v =0.35m/s。切削速度的修正系数为：加工材料强度与硬度改变时 i 的修正系数 k=0.94，钻头材料改变时，k =0.83，故 mvtv V= v k k =0.350.830.94=0.27m/s imvtv n=5.37r/s d V1000 1614 . 3 0.271000 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，可考虑选择 n=6.25r/s，但因所选转速较计算转 速高，这样会使刀具耐用度下降，故可以将进给量降低 1 级，即 f=0.56mm/r。 也可以选择较低一级转速 n=5r/s，仍用 f=0.67mm/r，比较这两种方案： 第一方案：n=6.25r/s，f=0.56mm/r nf=6.250.56=3.5 第二方案：n=5r/s，f=0.67mm/r 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 20 nf=50.67=3.35 因为第一方案乘积较大，基本工时较少，故选择第一方案 n=6.25r/s，f=0.56mm/r。 （4）检验机床功率及扭矩 由切削用量手册表 17，当 f064mm/r，d16mm 时，扭矩 M =53.86N/m， e 扭矩的修正系数为 1.0，故 M=53.86N/m。根据 Z35 型摇臂钻床说明书，当 n=6.25r/s 时，扭矩 M=105N/m。 由切削用量手册表 19，当 d=16mm，v=0.27m/s，f0.75mm/r 时， P =1.7kw。 e 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，P=4.50.75=3.375kw 由于 M M，P P，故选择的切削用量可用，即 ee n=6.25r/s，f=0.56mm/r,V=0.27m/s （5）计算基本工时： t= m nfL 式中，L=1+y+，其中 l=18mm，入切量及超切量由切削用量手册表 22 得 y+=8mm，则 t=26/6.250.56=7.43s m （6）准备与终结时间 t ： e 由机械加工工艺手册表 5.2 经验公式得 t =0.15 t =1.11s em （7）布置工作地时间与休息生理时间： 由机械加工工艺手册表 5.2-46 得 +=17.4%，故工序 5 的单件时间： t =（t+t ） 1+（+）/100 ime t =（7.46+1.11） （1+0.174）=10.03s i 由于加工 12 个孔，故 t =1210.03=120s i 4.5.2 锪 1232mm 凸台平面 由于是锪凸台平面，故由实用机械加工艺手册P1004 表 10-84 选用带可换 东华理工大学长江学院毕业设计 确定切削参数和工时定额的计算 21 导柱莫氏锥柄平底锪钻（d d 为 3216mm） 。 12 由实用机械加工工艺手册P1393 表 11-273，选用 f=0.15mm/r，v=0.67m/s。 n=6.67r/s d V1000 3214 . 3 0.671000 根据 Z35 型摇臂钻床说明书，可考虑选择 n=7.92r/s，但因所选转速较计算转 速高，这样会使刀具耐用度下降，故可以将进给量降低 1 级，即 f=0.14mm/r 也可以选择较低一级转速 n=6.25r/s，仍用 f=0.15mm/r，比较这两种方案： 第一方案：n=7.92r/s，f=0.14mm/r nf=7.920.14=1.11 第二方案：n=6.25r/s，f=0.15mm/r nf=6.250.15=0.94 因为第一方案乘积较大，基本工时较少，故选择第一方案 n=7.92r/s，
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