资源描述
I 摘 要 针对在大学中对机械制造工艺学这门基础课的学习成果的验收，在这次的 毕业设计选题中，选择了针对杠杆（CA1340 自动车床）加工工艺规程及其夹 具设计的题目，通过对杠杆在 CA1340 自动车床上作用的分析、杠杆加工工艺 的分析、杠杆的生产类型的分析，来确定杠杆（CA1340 自动车床）的工艺工 程和其加工夹具的设计方案。进而巩固所学知识，同时为日后的实践应用做一 个良好的开端。 关键词: 机械工艺；加工工艺规程；夹具；杠杆 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 II Abstract In connection with Machinery Manufacturing Technology at the university to learn this basic course learning outcomes acceptance, in this graduation design topics, selected for the subject of the leverage (CA1340 Automatic Lathe) process planning, fixture design topic, leverage in the role of the CA1340 automatic lathe of analysis, analysis of the leverage process, analysis of the leverage type of production, leverage (CA1340 Automatic Lathe) technology to determine the engineering and design of machining fixtures. Thereby strengthening the knowledge, at the same time, this has a good start for future practical application. Keywords: Mechanical process; Process planning; Fixture; Leverage III 目 录 摘 要I 第 1 章 绪论 .1 1.1 机械制造工艺简介1 1.2 零件加工过程简介2 第 2 章 零件的工艺分析及生产类型的确定 .4 2.1 零件的作用4 2.2 零件的工艺分析4 2.3 零件的生产类型5 第 3 章 选择及确定毛坯，设计毛坯 .6 3.1 选择毛坯6 3.2 确定毛坯尺寸和公差6 第 4 章 选择加工方法，制定工艺路线 .8 4.1 基面的选择8 4.2 零件表面加工方法的选择8 4.3 工艺过程制定9 第 5 章 工序设计 .11 5.1 选择机床11 5.2 选择夹具11 IV 5.3 根据不同工序选择刀具12 5.4 选择量具13 5.5 确定工序尺寸15 第 6 章 确定切削用量及基本时间 .19 第 7 章 夹具设计 .36 7.1 设计钻 4MM的油孔及锪 8MM圆锥沉头孔专用夹具.36 7.1.1 定位方案 .36 7.1.2 装夹设计要求 37 7.1.3 切削力和夹紧力的计算 .37 7.1.4导向元件.38 7.1.5夹具与机床连接元件.38 7.1.6装夹说明.38 7.1.7夹具特点.39 7.2 设计零件底槽的专用夹具39 7.2.1定位方案.39 7.2.2 装夹设计要求 .39 7.2.3切削力及夹紧力的计算.40 7.2.4 夹具设计及操作的简要说明 .40 结 论 .41 致 谢 .42 参考文献 .43 V 6 1 第 1 章 绪论 1.1 机械制造工艺简介 机械制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的 重要体现。机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成产品的方法和过程。 它是应先进工业和科学技术的发展需求而发展起来的。现代工业科学技术的发 展又为制造业技术提供了近一步发展的技术支持，如新材料的使用、计算机技 术、微电子技术、控制理论与技术、信息处理技术、测试技术、人工智能理论 与技术的发展与应用都促进了制作工艺技术的发展。现代机械制造中较多的采 用了数控机床、机器人、柔性制造的单元和系统等高技术的集成，来满足产品 个性化和多样化的要求1。 但是传统的机械制造工艺在机械制造中也是不可或缺的。它虽已经慢慢的 被新的科学技术所代替，但是新的科学技术的发展和创新是离不开传统机械制 造工艺的基础的。传统的机械制造工艺一般是指：热加工和冷加工两种,主要 热加工有铸造,锻打,焊接,热处理等；冷加工一般是指车、铣、刨、磨、钳、 拉、镗等。机械制造工艺就是在这些加工工艺的基础上一步一步的演变过来的， 从传统的车床到现在的自动化数控车床，从过去的人工装夹到现在的全自动智 能机械，从过去的生产质量低效率低到现在的高产高效，这一系列的进步，都 是在传统工艺的成熟发展下开展的2。 机械制造工艺的发展，离不开市场要求的牵引和科技发展的推动。在市场 需求不断变化的驱动下，机械制造业的生产规模沿着“小批量少品种大批量 多品种变批量”的方向发展；在科技发展和机械制造技术本身的不断完善下， 机械制造业的资源配置沿着“劳动密集设备密集信息密集知识密集智 能密集”的方向发展。与之相适应，机械制造技术的生产方式沿着“手工机 械化单机自动化刚性流水自动化柔性自动化智能自动化”的方向发展； 加工方法也日趋增多和完善，在传统制造技术不断完善的同时，一些新的制造 技术不断地涌现和被采用，机械加工所能表达到的精度也从本世纪初的 0.1mm 向目前的纳米级发展3。 2 1.2 零件加工过程简介 零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需 要机床、刀具、量具之外，成批生产时还需要机床夹具。夹具是机床和工件之 间的连接装置，使工件相对于机床或者刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏 直接影响工件加工表面的位置精度和生产率；机床夹具按使用范围分为：通用 夹具、专业夹具、可调整夹具和成组夹具、组合夹具和随行夹具等；近年来， 数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用对机床夹 具也提出了新的要求：要能装夹一组具有相似特征的工件、能适用于精密加工 的高精度机床和各种现代化的制造技术的新型机床以及采用以液压站等为动力 的高效夹紧装置。 零件生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器 生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加 工和热处理，产品的装配、及调剂，油漆和包装等内容。生产过程的内容 十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将 生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化， 使企业更具应变力和竞争力。其中。零件的生产过程中以零件的加工为重 点部分，这一部分的设计，关系着整个零件在生产过程中的成败，要想生 产出合理、经济、使用，同时合格优秀的产品，加工工艺流程的设计是非 常重要的 4。 机器的生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使 其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。将铸、锻件毛坯或钢材经机械 加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程， 称为机械加工工艺过程。在热处理车间，对机器零件的半成品通过各种热 处理方法，直接改变它们的材料性质的过程，称为热处理工艺过程。最后， 将合格的机器零件和外购件、标准件装配成组件、部件和机器的过程，则 称为装配工艺过程。无论是哪一种工艺过程，都是按一定顺序逐步进行的 加工工艺流程。为了便于组织生产，合理使用设备和劳力，以保证产 品质量和提高生产效率，任何一种工艺过程又可划分为一系列工序 5。 3 4 第 2 章 零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1 零件的作用 题目所给的零件是 CA1340 自动车床上的杠杆（见图） ，它位于自动车床 的自动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。 图 2-1 CA1340 自动车床的杠杆零件图 2.2 零件的工艺分析 杠杆共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下： 1.以 6H7 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个 6H7 的孔，粗糙度为 Ra1.6；尺寸为 20mm 且与两个孔 6H7 相垂直的四个平面，粗糙度为 Ra6.3。其中，主要加工表面 为两个 6H7 的孔。 5 2.以 20H7 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个 20H7 的孔及其倒角，粗糙度为 Ra1.6；两 个与 20H7 孔垂直的平面，粗糙度为 Ra3.2；一个中心轴线与 20H7 孔中心 轴线平行且相距 8mm 的圆弧油槽；还有一个与 20H7 孔垂直的油孔 4，并 锪沉头孔。其中，20H7 孔及两端面为主要加工面。 3.以 8H7 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个 8H7 的孔，Ra1.6；一个槽和一个 M4mm 的 螺纹孔。其中，主要加工表面为 8H7 孔。 这三组加工表面之间有一定的位置要求，主要是： （1）6H7 孔与 20H7 孔具有平行度，公差为 0.06mm。 （2）8H7 孔与 6H7 孔具有平行度，公差为 0.08mm。 由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它 们为精准加工其它表面，并且可以保证加工面之间的位置精度要求。另外，该 零件结构简单，工艺性好5。 2.3 零件的生产类型 原始资料：该零件图样，Q=30000 件/年，n=1 件/台，每日一班。 依据设计的题目每年 3 万件，零件是 CA1340 自动车床上的杠杆，质量为 12kg，由文献1,89-90可知,其属轻型零件，生产类型为大批生产。 6 第 3 章 选择及确定毛坯，设计毛坯 3.1 选择毛坯 零件的材料为球墨铸铁 QT45-5。考虑到零件结构简单，工艺性好，在工 作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件 年产量为 30000 件，以达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量 在 12kg 以下，故可采用机械造型中的金属模铸造6。 3.2 确定毛坯尺寸和公差 由文献3,5-1可知，该零件为球墨铸铁 QT45-5，金属型铸造，得公差等 级 CT 为 8-10。查表 5-3，取 CT 为 9，查得铸件各尺寸公差为 1.6-3.2mm。 分析本零件，除两个 8H7 的孔和一个 20H7 的孔以及两个 6H7 的孔 的 Ra=1.6m，其余各表面 Ra1.6，因此这些面的毛坯尺寸只需将零件的尺 寸加上查得的余量和公差即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取表中的较 小值。当要粗加工和半精加工时，可取大值） 。 单边加工时： （3-1）/2RFRMACT 双侧加工或外圆面时： （3-2）2/2RRFRMACT 内腔加工时： （3-3）-2-/2RFRMA CT 式中 R毛坯尺寸 F基本尺寸 RMA机械加工余量 CT公差等级 根据铸件的公差等级及要求加工余量，由文献3得知： 1.对于加工 20H7 两端面时，根据铸件的公差等级及要求加工余量分别 由文献3,5-3，由于零件基本尺寸为 80 所以毛坯单边加工余量为 Z=3mm。 2.6 二孔外端面的加工余量，由文献3, 5-3, 5-4可知，取毛坯的单边加 工余量 Z=3.5mm,铸件尺寸精度等级为 5，固偏差为0.5。 3.6 二孔加工余量，两内孔精度要求为 IT7 级，由文献3, 5-3, 5-4可知， 7 确定工序尺寸及余量为 Z=0.2mm。 4.8 孔的加工余量，孔的精度要求为 IT7，由文献3, 5-3, 5-4可知，确 定工序尺寸及余量为 Z=0.2mm。 5.20 孔的加工余量，孔的精度要求为 IT7，由文献3, 5-3, 5-4可知，确 定工序尺寸及余量为 Z=2mm。 6.槽的加工余量，由文献3, 5-3可知，确定工序尺寸及余量为 Z=2mm。 综上所述确定毛坯尺寸如下表 3-1： 表 3-1 杠杆毛坯尺寸（铸件） 零件尺寸单边加工余 量 铸件加工 80mm4.5mm89mm 12mm3.5mm19mm mm 0.012 0 6.0 0.2mm5.8mm mm 0.012 0 8.0 0.2mm7.8mm mm 0.021 0 20 2mm18mm 8mm2mm6mm 第 4 章 选择加工方法，制定工艺路线 4.1 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。基面选择得正确与合理， 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。 8 （1） 精基准的选择 主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互 为基准原则7。 对本零件而言，是以 20H7 的孔为设计基准的，所以选 20H7 的孔为加 工的精基准（符合基准重合原则） 。 （2） 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的 工序提供精基准。 选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量；二要考 虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。 这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作 为粗基准是完全合理的7。 零件中 32mm 的外圆表面为不需要加工的表面，而且为了能够保证 32mm 的外圆表面与 20H7 的孔的位置关系，主要是同轴度，所以综合各种 因素我们选择 32mm 的外圆作为粗基准。 4.2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆端面、内孔、槽等，材料为球墨铸铁，以公差等级 和表面粗糙度要求，由文献4,56-98可知其加工方法可如下： （1）加工 20H7 两端面 由文献4,66-67查得其精度为 IT11 虽不高，但其表面粗糙度为 3.2um，所 以需要粗铣、半精铣、精铣。 (2)加工 6 二孔孔外端面 因为未注公差等级，根据4,56-98查得公差为 IT11，表面粗 糙度为 6.3m ，所以可以先粗铣再半精铣就可。 (3)加工 6 二孔 因为其精度等级较高为 7 级且表面粗糙度也为 1.6，所以总体要求高，可 以粗铰、精铰。 (4)加工 8 孔 因为其精度等级较高为 7 级且表面粗糙度也为 1.6，所以总体要求高，可 9 以粗铣、精铰。 (5)加工 20 孔 因为其精度等级较高为 7 级且表面粗糙度也为 1.6，所以总体要求高，可 以粗铣、精铰。 (6)槽的加工 其表面粗糙度为 6.3m，未注公差等级,根据4,56-98查得公差为 IT11IT12，所以可以粗铣、半精铣。 4.3 工艺过程制定 制定工艺流程的出发点，应该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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以 考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。除此以 外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 工艺流程： 工序 1 去应力退火； 工序 2 粗铣、半精铣、精铣 20H7 孔的左端面。以 32 外圆柱面和 一个未加工面为粗基准，选用 X61W 型万能升降台铣床并加专用夹具； 工序 3 粗铣、半精铣、精铣 20H7 孔的右端面。以 32 外圆柱面和 一个未加工面为粗基准，选用 X61W 型万能升降台铣床并加专用夹具； 工序 4 钻 R3mm 圆弧油槽，扩 20H7 孔。以 20H7 孔的一个端面和 32 外圆柱面为基准,选用 Z525 型立式钻床和专用夹具； 工序 5 粗铰、精铰 20H7 孔，锪 20H7 孔倒角。以 20H7 孔的一个 端面和 32mm 外圆柱面为基准,选用 Z525 型立式钻床和专用夹具； 工序 6 粗铣 6H7 孔的四个端面。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准,选用 X61W 型万能升降台铣床和专用夹具； 工序 7 半精铣 6H7 孔的四个端面。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准,选用 X61W 型万能升降台铣床和专用夹具； 工序 8 钻、粗铰、精铰 6H7 两孔。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准,选用 Z5125 型立式钻床和专用夹具； 工序 9 钻、粗铰、精铰 8H7 两孔。以 20H7 孔的一个端面和 10 20H7 孔为基准,选用 Z525 型立式钻床和设计夹具； 工序 10 钻 4 油孔、锪 8 圆锥沉头孔。以 8H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准, 20H7 孔辅助定位,选用 Z525 型立式钻床和专用夹具； 工序 11 钻 M4 螺纹底孔、攻 M4 螺纹孔。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准, 6H7 孔辅助定位,选用 Z525 型立式钻床和专用夹具； 工序 12 粗铣。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准, 6H7 孔 辅助定位,选用 X61W 型万能升降台铣床和设计夹具； 工序 13 半精铣槽。以 20H7 孔的一个端面和 20H7 孔为基准, 6H7 孔辅助定位,选用 X61W 型万能升降台铣床和设计夹具； 工序 14 去毛刺； 工序 15 清洗； 工序 16 终检。 第 5 章 工序设计 5.1 选择机床 工序 2,3：粗铣，半精铣，精铣 20H7 孔的两端面。选用机床：X61W 万能升降台铣床。 工序 4：钻 R3mm 圆弧油槽，扩 20H7 孔.选用 Z525 立式钻床。 工序 5:粗铰、 精铰 20H7 孔,锪 20H7 孔两端倒角 145。选用 Z525 立式钻床。 工序 6，7：粗铣，半精铣，精铣 6H7 孔的四个端面。选用机床：X61W 万能升降台铣床。 工序 8：钻、粗铰、精铰 6H7 两孔。选用 Z525 立式钻床 工序 9: 钻、粗铰、精铰 8H7 孔。选用 Z525 立式钻床。 工序 10：钻 4 油孔，锪 8 圆锥沉头孔。选用 Z525 立式钻床。 工序 11：钻 M4mm 螺纹底孔，攻 M4mm 螺纹孔。选用 Z525 立式钻床。 工序 12,13： 粗铣，半精铣槽。选用机床：X61W 万能升降台铣床。 11 5.2 选择夹具 工序 2,3：粗铣，半精铣，精铣 20H7 孔的两端面。选用专用夹具。 工序 4：钻 R3mm 圆弧油槽，扩 20H7 孔.选用专用夹具。 工序 5：粗铰、 精铰 20H7 孔,锪 20H7 孔两端倒角 145。选用专用 夹具。 工序 6,7：粗铣，半精铣，精铣 6H7 孔的四个端面。选用专用夹具。 工序 8：钻、粗铰、精铰 6H7 两孔。选用专用夹具。 工序 9：钻、粗铰、精铰 8H7 孔。选用专用夹具。 工序 10：钻 4 油孔，锪 8 圆锥沉头孔。选用设计夹具。 工序 11：钻 M4mm 螺纹底孔，攻 M4mm 螺纹孔。选用专用夹具。 工序 12,13： 粗铣，半精铣槽。选用设计夹具。 5.3 根据不同工序选择刀具 1.工序 2,3 中由于零件材料为球墨铸铁 QT45-5，在粗铣时要求的精度等 不高，且是大批量生产，那么就要提高生产效率和经济性，故可以选用高速钢 直齿三面刃圆盘铣刀，由文献5,117-211可知，取铣刀直径 d=125mm，粗齿， z=20 齿。半精铣 20H7 孔的端面时也可以选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀， 查机械加工工艺师手册 ，取铣刀直径 d=125mm，细齿，z=20 齿。精铣 20H7 孔的端面选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm，z=20 齿。 2.工序 4 中钻 R3mm 圆弧油槽时选高速钢长麻花钻，d=6mm，扩 19.8 孔,选用高速钢扩钻, 由文献5,117-211可知，d=19.8mm。 3.工序 5 中粗铰 19.94 两孔，由于粗铰对此处的要求精度所以选用硬质 合金铰刀,d=19.94mm。精铰 20H7 的孔，选用硬质合金铰刀, 由文献5,117- 211可知，d=20H7mm。锪 20H7 孔两端倒角 145，锪 20H7 孔两端倒角 145 度。 4.工序 6,7 中粗铣 6H7 孔的四个端面，由文献5,117-211可知，选用硬 质合金圆柱铣刀，取铣刀直径 d=40mm，Z=6，粗齿。半精铣 6H7 孔的四个 端面，由文献5,5-16可知，选用硬质合金圆柱铣刀，取铣刀直径 12 d=40mm，Z=8，细齿。 5.工序 8 中钻 d=5.8 两孔，选用高速钢麻花钻。粗铰 5.95 的两孔，选用 高速钢铰刀, 由文献5,117-211可知，d=5.95mm。精铰 6H7 的两孔，选用 高速钢铰刀, 由文献5,5-18可知，d=6H7。 6.工序 9 中钻 d=7.8mm 两孔，选用高速钢麻花钻, 由文献5,117-211可 知，d=7.8mm。粗铰 7.96 的两孔，选用高速钢铰刀, 由文献5,5-21可知， d=7.96mm。精铰 8H7 的两孔，选用高速钢铰刀, 由文献5,5-15可知， d=8H7。 7.工序 10 中钻 4 的油孔，选用高速钢麻花钻, 由文献5,117-211可知， d=4mm。锪 8 圆锥沉头孔，选用锥面锪钻, 由文献5,5-23-2可知， d=10mm。 8.工序 11 中钻 M4mm 的螺纹底孔 3，选用高速钢麻花钻, 由文献 5,117-211可知，d=3mm。攻 M4mm 的螺纹底孔其所用的为标准刀具。 9.工序 12,13 中粗铣槽，选用高速钢直齿三面刃铣刀，由文献5,117-211 可知，直径 d=100mm，宽度为 7mm，Z=20，粗齿。 5.4 选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度 要求，尺寸和行状特点，参考如下： (1) 选择加工孔用量具。发现三个需要加工的孔都是 7 级精度，且都是 要经过粗铣、半精铣、精铣。那么对于加工出的 、 0.021 0 20 012. 0 0 6 根据表 5-108 中读数值 0.01mm，测量范围 0-30 的千分表。 012 . 0 0 0 . 8 （2） 选择加工轴向所用量具 因为只需量 80尺寸，这里也可以选读 0 2 . 0 数值为 0.01，测量范围为 50-100 的千分表。 （3） 选择加工槽所用量具 槽经粗铣、精铣两次加工，但无等级要求， 也可以选读数值为 0.02，测量范围为 5-30 的千分表。 所以选择各加工内圆面和各端面的量具如下表 5-1： 13 表 5-1 选用量具表 工序加工面尺寸尺寸公差量具 2,380无 读数值为 0.01、测量范围 50100 的外径千分尺 （由文献4,5-108可知） 520H7无读数值为 0.01、测量范围 530 的内径千分尺 6，712无读数值为 0.01、测量范围 025 的外经千分尺 86H7无读数值为 0.01、测量范围 530 的内径千分尺 98H7无读数值为 0.01、测量范围 530 的内经千分尺 14 104、8无读数值为 0.01、测量范围 010 百分表 128无读数值为 0.02、测量范围 530 内经千分尺 （4） 选择加工轴向尺寸所用的量具 由于该零件的轴向精度不高，均选用读数值为 0.02、测量范围 0-150 游 标卡尺（由文献4,5-108可知） 。 5.5 确定工序尺寸 “C1340 半自动车床杠杆”零件材料为 QT45-5,生产类型为大批生产,采 用机器造型,金属模铸造毛坯2。 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 20 孔外端面的加工余量(加工余量的计算成本长度为) 0 -0.2 80 加工余量计算表如下: 表 5-2 20 孔外端面的加工余量计算表如下: 加工尺寸及公差铸件毛坯 （20 两端面尺寸） 0 -0.2 80 粗铣两端面半精铣两端 面 精铣两端 面 加工前最大尺寸918381 加工前最小尺寸8782.480.81 加工后最大尺寸91838180 加工后最小尺寸8782.780.8179.8 加工余量（单笔最4.151.090.6 15 大） 加工余量（单边最 小） 20.70.41 加工公差（单边）1-0.312-0.19120.212 （1） 由文献14,12-2可知，取毛坯的单边加工余量 Z=3mm,铸件尺寸精度 等级为 5，固偏差为1。 （2） 粗铣加工余量：分两次走刀，单边加工余量为 Z=3mm, 加工精度 等级为 IT12，所以加工偏差为（入体方向） 。 0 0.3 （3) 半精(铣余量:单边为 Z=1mm，加工精度等级为 IT11，所以本工序 加工偏差为（入体方向） 。 0 19 . 0 （4） 精铣余量：单边为 0.5,精铣偏差即零件偏差。 0 2 . 0 2. 20 孔的加工余量，孔的精度要求为 IT7，由文献14,13-14可知，确 定工序尺寸及余量为： 毛坯孔： 18mm 扩孔： 19.8mm Z=1.8mm 粗铰： 19.94mm Z=0.14mm 精铰： mm Z=0.05mm 021. 0 0 20 3.6 二孔外端面的加工余量 (1) 由文献14,12-2可知，取毛坯的单边加工余量 Z=3.5mm,铸件尺寸精 度等级为 5，固偏差为0.5。 （2）粗铣加工余量： 单边为=3.5-0.7=2.8mm,分两次走刀，固每次加工 1 Z 余量为 Z=/2=1.4mm,加工精度等级为 IT12，所以加工偏差为。 1 Z 0 3 . 0 (3) 半精铣加工余量:单边为 Z=0.7mm，加工精度等级为 IT11，即本工序 加工偏差为。 0 19 . 0 表 5-3 加工余量计算表（零件尺寸） 0 19 . 0 12 工序加工余量（单边）工序尺寸 半精铣0.7mm mm 0 0.19 12 16 粗铣（两次） mm 0.012 0 2.8mm 0 0.3 13.4 毛坯3.5mm mm 0.5 0.5 19 4.6 二孔加工余量，两内孔精度要求为 IT7 级，由文献14,13-14可知， 确定工序尺寸及余量为 钻孔： 5.8mm 粗铰： 5.95mm Z=0.15mm 精铰： mm Z=0.05mm 012 . 0 0 6 5.8 孔的加工余量，孔的精度要求为 IT7，由文献14,13-14可知，确定 工序尺寸及余量为 钻孔： 7.8mm 粗铰： 7.96mm Z=0.16mm 精铰： mm Z=0.04mm 012. 0 0 0 . 8 6.钻 4mm 的油孔的加工余量，和锪 8mm 圆锥沉头孔，由文献 14,13-14可知，确定工序尺寸及余量为 钻孔 2mm 粗铰 4mm Z=0.5mm 精铰 4mm Z=0.5mm 锪 8mm 外边与 4mm 的油孔的中心线成 45 度角 7.钻 M4 螺纹孔的加工余量，由文献14,11-14可知，确定工序尺寸及余 量为 钻 4mm Z=1.3 攻 M4mm 8.尾部槽的加工余量，由文献14,1-22可知，确定工序尺寸及余量为 粗铣 7mm Z=7mm 半精铣 8mm Z=0.5mm 9.槽 R3 的加工余量，由文献14,13-14可知，确定工序尺寸及余量为 粗铣 3mm 半精铣 6mm Z=3mm 17 表 5-4 加工表面的工序尺寸 工序单边余量工序尺寸表面粗糙度加工表面 粗半精精粗半精精粗半精精 20 孔外端 面 310.5 0 0.3 83 0 0.19 81 0 0.2 80 6.3 a R6.3 a R3.2 a R 6 两外端面2.80.5_ 0 0.3 13.4 12_ 6.3 a R3.2 a R _ 6 两孔加工_0.150.055.95_ 0.012 0 6 6.3 a R3.2 a R1.6 a R 8 两孔加工_0.160.047.96_ 0.012 0 8 6.3 a R3.2 a R1.6 a R 20 孔加工1.80.150.0519.819.95 0.021 0 20 6.3 a R6.3 a R3.2 a R 槽的加工_2_68_ 6.3 a R 18 第 6 章 确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度 。确定顺序是先确 pa f 1 Lv 定、，再确定 。 pa fv 1.工序 2,3 的切削量及基本时间的确定 （1） 切削用量 本工序为粗铣，半精铣、精铣 20H7 孔的两端面。选 用机床：X61W 万能升降台铣床。零件材料为球墨铸铁 QT45-5，故可用高速 钢直齿三面刃圆盘铣刀，取铣刀直径 d=125mm，粗齿，z=20 齿。选择主偏角 主 Kr=60，副偏角=2。 Kr （2）确定粗铣阶段背吃刀量 pa 由于单边加工余量为 3mm，小于 5mm ，所以背吃刀量3mm。 pa （3）确定粗铣阶段进给量 f 由文献5,11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。 z f z f （4) 粗铣阶段切削速度的确定 由文献5,11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。 z f z f 由12,14-77可知,取 =38m/min 则：v （r/min） （6-1） s 1000 /96nv d 由文献11,6-17可知，取主轴实际转速=100r/min,则实际切削速度 w n 19 m/min （6-2） w /100039.27vdn 当=100r/min 时，刀具每分钟进给量应为 w n m f mm/min （6-3） mzw 0.1 20 100200ff Z n 由文献11,7-11可知，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 m f = /Z=0.1025 mm/Z （6-4） z f m f w n 切削工时：由文献5,15-14可知，切入长度 L1=1.7mm,超出长度 L2=3 mm。于是行程长度为，则机动工时为012LLL min （6-5） mm 012 / 32 1.73 /2050.18tLLLf （5）确定半精铣阶段背吃刀量 pa 由于单边加工余量为 1mm ，所以背吃刀量=1mm。 pa （6）确定半精铣阶段进给量 f 由文献5,11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.08 mm/齿。 z f z f （7）半精铣阶段切削速度的确定 由文献5,14-69可知，=0.060.12mm/齿,取=0.08mm/zff 由文献5,14-77可知，取 =45m/min,则v r/min （6-6） s 1000 /114.6nvd 由文献11,6-17可知,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 w n m/min （6-7） w /1000 49vdn 当=125r/min 时,工作合每分钟进给量为 w n m f 20 mm/min （6-8） mw 0.08 20 125200ffnz 由文献11,7-11可知,取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给 m f 量为 =0.082 mm/z （6-9） zmw / 205/(20 125)ffz n 切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为，则机动工时 123 LLL min （6-10） m012m / 32 1.73 /2050.18tLLLf （8）确定精铣阶段背吃刀量，由于加工余量为 0.5mm，只需一次精铣， pa 所以=0.5。 pa （9）确定精铣阶段进给量 f 由文献5,11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.06 mm/齿。 z f z f （10）精铣阶段切削速度的确定 由文献5,14-77可知，取切削速度 =54m/min,则v r/min （6-11） s 1000 /137nvd 由文献11,6-17可知，取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 w n m/min （6-12） w /1000 49vdn 当=125r/min 时，刀具每分钟进给量为 w n m f mm/min （6-13） mw 0.06 20 125150ffzn 由文献11,7-11可知，取实际进给速度为=166 mm/min,则进给量为 m f 21 mm/z （6-14） mw / 166/(20 125)0.066ffz n 切削工时：由工步 1 可知，刀具行程为，则机动工时012LLL min （6-15） m012m ()/ 0.22tLLLf 2.工序 4 的切削量及基本时间的确定 （1）切削用量 钻 R3mm 圆弧油槽,选高速钢长麻花钻,d=6mm。 （2）确定背吃刀量 pa 单边切削深度=d/2=6/2=3mm。 pa （3) 钻削速度的确定 由文献12,12-6可知，=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取f =0.22mm/r。f （4）切削速度的确定 查表，取 =0.2m/s=12m/min,则v r/min （6-16） s 1000 /1000 12/(6)636.61nvd 由文献11,6-17可知，n=680r/min,所以实际切削速度为： w m/min （6-17） w /1000 6 680/100012.82vdn 切削工时：由文献5,11-69可知，=2.4mm, =1.0mm,则钻 R3mm 圆 1 L 2 L 弧油孔的机动工时为： min （6-18） m012w ()/ (802.4 1.0)/(0.22 680)0.557tLLLf n (5) 扩 19.8mm 孔,选用高速钢扩钻,d=19.8mm。 (6) 确定背吃刀量 单边切削深度mm。 pap 0.9 a 22 (7）根据有关资料介绍,利用扩钻进行扩孔时,其进给量和切削速度与钻同 样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为:=(1.21.8)钻 U=(1/2 Ff 1/3)U 钻式中, 钻、U 钻-加工实心孔的切削用量。f 现已知钻=0.5mm/r U 钻=0.35m/s=21m/min 并令f 钻=1.50.5=0.75 mm/r （6-19） 1.5ff 钻=0.421=8.4 mm/min （6-20）0.4vv r/min (6-21) s 1000 /1000 8.4/(19.8)135.04nvd 由文献11,6-17可知，n=140r/min,所以实际切削速度为： w m/min （6-22） w /1000 19.8 140/10008.71vdn 切削工时：由文献12,15-8可知, =11.5mm, =3mm,则扩钻 1 L 2 L 19.8mm 孔的机动工时为： min （6-23） m012w ()/ (80 11.53)/(0.81 140)0.83tLLLf n 3.工序 5 的切削量及基本时间的确定 （1）粗铰切削用量 粗铰 19.94mm 两孔，选用硬质合金铰刀, d=19.94mm。 （2）确定粗铰背吃刀量 pa 单边切削深度=Z/2=0.14/2=0.07 mm pa （3) 粗铰削速度的确定 由文献5,15-60可知，取 =45m/min,则v r/min (6-24) s 1000 /1000 45/(19.94)718nvd 由文献11,6-17可知，n =680r/min,所以实际切削速度为： w 23 m/min (6-25) w /1000 19.94 680/100042.60vdn 切削工时：由文献12,15-8可知,L1=1.10mm,L2=22mm,则粗铰 19.94mm 孔的机动工时为： min (6-26) mw (12)/ (80 1.1022)/(1 680)0.152tLLLf n （4）精铰切削用量 精铰 20H7 的孔，选用硬质合金铰刀,d=20H7。 （5）确定精铰背吃刀量 pa 单边切削深度mm。 p /20.06/20.03az （6）精铰削速度的确定 由文献5,14-60可知，取 =60m/min,则v r/min (6-27) s 1000 /1000 60/(20)954.9nvd 由文献11,6-17可知，n=960r/min,所以实际切削速度为： w m/min (6-28) w /100020 960/100060.3vdn 切削工时：由文献12,15-8可知, =1.05mm, =22mm,则精铰 1 L 2 L 20H7mm 孔的机动工时为： min (6-29) m12w ()/ (80 1.0522)/(1.0 960)0.107tLLLf n （7） 锪 20H7 孔两端倒角 145,选用 Z525 立式钻床，90锪 20H7mm 孔两端倒角 145 查表，=0.100.15mm/r,按机床试用说明书取f =0.13mm/r. 为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同，即 nf =960r/min。 w 4.工序 6,7： 粗铣，半精铣，精铣 6H7 孔的四个端面。选用机床： X61W 万能升降台铣床。 （1） 粗铣切削用量 粗铣 6H7 孔的四个端面，选用硬质合金圆柱铣刀， 取铣刀直径 d=40mm，Z=6，粗齿。 24 （2）确定粗铣背吃刀量 由于粗铣加工单边余量为 2.8mm，小于 pa 5mm，故背吃刀量=2.8mm。 pa （3）粗铣削速度的确定 由文献5,11-69可知， =0.080.12mm/z, 取=0.08 mm/齿。 z f z f 查表, =0.751.5m/s，取 =0.75m/s=45m/min,则vv r/min (6-30) s 1000 /1000 45/(40)358.1nv d 由文献11,6-17可知，取主轴实际转速=380r/min,则实际切削速度 w n m/min (6-31) w /100047.75vdn 当=380 r/min 时，刀具每分钟进给量应为 w n m f mm/min (6-32) mzw 0.08 6 380182.4ff Z n 由文献11,7-11可知，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 m f mm/z （6-33） zmw / 205/(6 380)0.09ffZ n 切削工时：由文献12,15-8可知，切入长度 L1=10.5mm,超出长度 L2=2mm。于是行程长度为，则粗铣四个端面的机动工时为 012 LLL min （6- m012 4()/ 4 (20 10.52)/2050.64 w tLLLfn 34） （4）半精铣切削用量 查表选用硬质合金圆柱铣刀，取铣刀直径 d=40mm，Z=8，细齿。 （5）确定半精铣背吃刀量 pa 由于半精铣加工单边余量为 0.7mm，故铣削宽度=0.7mm pa 25 （6）半精铣削速度的确定 由文献5,11-69可知，=1.01.6mm/r, 取=1.0mm/r。ff 由文献5,11-69可知, =0.751.5m/s，取 u=1m/s=60m/min,则v r/min （6-35） s 1000 /1000 60/(40)477.46nv d 由文献11,6-17可知，取主轴实际转速=490r/min,则实际切削速度 w n m/min （6-36） w/1000 61.58vdn 当=490r/min 时，刀具每分钟进给量应为 w n m f mm/min （6-37） mw 1.0 380490ffn 由文献11,7-11可知，取实际进给速度=510mm/min,则实际进给量 m f mm/r （6-38） zmw / 510/4901.04ffn 切削工时：由文献5,14-15可知，切入长度=10.5mm,超出长度 1 L =2mm。于是行程长度为，则粗铣四个端面的机动工时为 2 L 012 LLL min （6- m012w 4()/ 4 (20 10.52)/5100.26tLLLfn 39） 5.工序 8：钻、粗铰、精铰 6H7 两孔。选用 Z525 立式钻床。 （1）钻孔的切削用量 钻 d=5.8mm 两孔，选用高速钢麻花钻, d=5.8mm。 （2）确定半精铣背吃刀量 pa 单边切削深度=d/2=5.8/2=2.9mm。 pa （3）速度的确定 26 由文献5,11-69可知，=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取f =0.22mm/r.f 由文献5,11-69可知，取 =0.2m/s=12m/min,则v r/min （6-40） s 1000 /1000 12/(5.8)658.6nvd 由文献11,6-17可知，n=680r/min,所以实际切削速度为： w m/min （6-41） w /10005.8 680/100012.39vd n 切削工时：由文献12,15-8可知,L1=2.4mm,L2=1.0mm,则钻 5.8mm 两 孔的机动工时为： min mw 2 (12)/ 2 (122.4 1.0)/(0.22 680)0.21tLLLf n （6-42） （4) 粗铰的切削用量 粗铰 5.95mm 的两孔，选用高速钢铰刀,d=5.95mm。 （5）确定粗铰的背吃刀量 单边切削深度。 p /20.15/20.075azmm （6）切削速度的确定 查表，按机床使用说明书取=0.81mm/r。f 查表，取 =0.173m/s=10.38m/min,则v r/min （6-43） s 1000 /1000 10.38/(5.95)555.3nvd 由文献11,6-17可知，n=545r/min，所以实际切削速度为： w m/min （6-44） w /10005.95 545/100010.19vd n 27 切削工时：由文献12,15-8可知, =1.075mm, =11mm,则粗铰 1 L 2 L 6H7mm 两孔的机动工时为： min m12w 2()/ 2 (12 1.075 11)/(0.81 545)0.11tLLLf n (6-45) (7) 精铰的切削用量 精铰 6H7 的两孔，选用高速钢铰刀,d=6H7mm (8) 确定精铰背吃刀量 单边切削深度。 p /20.05/20.025azmm (9) 切削速度的确定 (10) 由文献5,11-69可知，按机床使用说明书取=0.81mm/r。f 由文献5,11-69可知，取 =0.22m/s=13.2m/min,则v r/min (6-46) s 1000 /1000 13.2/(6)700nvd 由文献11,6-17可知，n=680r/min,所以实际切削速度为： w m/min (6-47) w /10006 680/100012.8vd n 切削工时：由文献12,15-8可知,L1=1.025mm,L2=11mm,则精铰 6H7mm 两孔的机动工时为： min mw 2(12)/ 2 (12 1.025 11)/(0.81 680)0.087tLLLf n (6-48) 6.工序 9: 钻、粗铰、精铰 8H7 孔。选用 Z525 立式钻床。 (1) 钻的切削用量 钻 d=7.8mm 两孔，选用高速钢麻花钻,d=7.8mm (2) 确定切削背吃刀量 单边切削深度。 p /27.8/23.9admm 28 (3) 切削速度的确定 由文献5,11-69可知，=0.220.26mm/r,按机床试用说明书取f =0.22mm/r。f 由文献5,11-69可知，取 =0.2m/s=12m/min,则v r/min (6-49) s 1000 /1000 12/(7.8)489.7nvd 由文献11,6-17可知，n=545r/min,所以实际切削速度为： w m/min （6-50） w /10007.8 545/100013.36vd n 切削工时：由文献12,15-8可知,L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻 7.8mm 两 孔的机动工时为： min mw 2 (12)/ 2 (11 3.4 1.0)/(0.22 545)0.27tLLLf n （6-51） (4) 粗铰的切削用量 粗铰 7.96mm 的两孔，选用高速钢铰刀, d=7.96mm (5) 确定切削背吃刀量 单边切削深度切削速度的确定。 p /20.16/20.08azmm (6) 切削速度的确定 由文献5,11-69可知，按机床试用说明书取=0.81mm/r。f 由文献5,11-69可知，取 =0.22m/s=13.2m/min,则v r/min （6-52） s 1000 /1000 13.2/(7.96)527.85nvd 由文献11,6-17可知，n=545r/min,所以实际切削速度为： w m/min （6-53） w /10007.96 545/100013.63vd n 29 切削工时：由文献12,15-8可知, =1.08mm,=11mm,则粗铰 8H7 1 L 2 L 两孔的机动工时为： min m12w 2()/ 2 (11 1.08 11)/(0.81 545)0.105tLLLf n （6-54） (7)精铰的切削用量 精铰 8H7 的两孔，选用高速钢铰刀,d=8H7。 (8)确定切削背吃刀量 单边切削深度切削速度的确定 p /20.04/20.02azmm (9)切削速度的确定 由文献5,11-69可知，按机床试用说明书取=0.81mm/r。f 由文献5,11-69可知，取 =0.278m/s=16.68m/min,则v r/min （6-55） s 1000 /1000 16.68/(8)663.68nvd 由文献11,6-17可知，n=680r/min,所以实际切削速度为： w m
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