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毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 十字头的机械加工工艺及指定工序专用夹十字头的机械加工工艺及指定工序专用夹 具的设计具的设计 英文题目英文题目 The crosshead machining technology and special fixture design specified procedure 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业：业： 机械制造及自动化机械制造及自动化 系系 别：别： 机械工程系机械工程系 指导教师：指导教师： 二零一一年五月三十日二零一一年五月三十日 摘摘 要要 此次设计是十字头零件的加工工艺和夹具设计，其毛坯为铸造，具有体积 小，零件复杂的特点，其中有几道工序夹具都采用专用夹具。机械的加工工艺 及夹具设计是我们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，为从事专业的工作打下 基础。我的毕业设计为十字头的机械加工工艺及指定 工序专用夹具的设计。 就我个人而言，我希望通过这次的设计能够让我了解并认识一般机器零件 的生产过程，巩固和加深所学的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际， 从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力 关键词： 十字头；功能；工艺规程；结构；夹具选择；工装设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT This design is crosshead machining process of the part and fixture design, the blank for casting, has small, parts of the characteristics of complex, a few procedure fixture use special jig. Mechanical processing technology and fixture design is we completed the full course at the university of the time, after the comprehensive use theory with practice, leads me to the professional knowledge and skills have further enhance, for professional work to lay the foundation. I graduated from the design for the crosshead machining technology and special fixture design specified procedure. Personally, I hope that through this design can let me understand and know general machine parts, consolidate and enhance the production process learned knowledge of technical fundamental course and specialized course, link theory with practice and to exercise their ability to analyze and solve problems Keywords: crosshead；function； procedure；structure； fixture choice；tooling design. 目 录 绪论.1 1 零件图的工艺分析.2 11 十字头零件的功用和原理分析.2 12 十字头零件的结构特点.2 13 十字头零件的工艺分析.3 2 毛坯的材料及生产类型的确定.5 2. 1 生产批量的确定.5 2. 2 毛坯材料的和制造方法的确定.7 3 设计零件的机械加工工艺规程.8 31 定位基准的选择.8 311 粗基准的选择.8 312 精基准的选择.8 32 拟定加工工艺路线.9 33 加工余量、工序尺寸及公差的选择.9 34 加工设备刀具量具及切削用量的计算和确定.17 3.4.1 加工设备刀具及量具的选择17 3.4.2 切削用量的计算和确定19 3.4.3 切削时间额定的确定.24 3. 5 工序卡片的编制35 4 夹具设计.36 41 夹具的概要.36 4. 2 夹具定位要求的分析.36 4. 3 夹具加紧装置的设计.38 4.3.1 确定夹紧力的基本原则38 4.3.2 定位误差的分析40 4.3.3 夹具的装配40 结论.42 致谢.42 参考文献.43 东华理工长江学院毕业设计 绪论 1 绪论绪论 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此十字头零 件时，需要设计专用夹具。机械的加工工艺及夹具设计是我们在完成了大学的 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，为从事专业的工作打下基础。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。我 的毕业设计为十字头并对其进行功能、工艺规程设计、结构设计、材料及加工 工艺等综述，最后确定要选择的方案并对夹具进行设计。 本课题是对十字头零件加工工艺规程的分析与设计进行探讨，是学完了机 械制图、机械制造技术基础、机械设计、材料力学、互换性与测量技术基础、 现代制造工艺基础、数控技术等进行课程设计之后的下一个教学环节。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，工艺尺寸确定问题， 并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创 新能力。因此设计的综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要属 于基本概念、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 践想结合，才能很好的完成本次设计。 所以，本次设计是在仔细分析十字头零件加工技术要求及加工精度后，合 理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定 各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出十字头零件 的加工工序卡片，设计出 M8 底孔专用夹具和编制所需的加工程序。 东华理工长江学院毕业设计 零件图的工艺分析 2 1.零件图的工艺分析零件图的工艺分析 在零件图的工艺分析之前要先了解零件的作用及原原理，然后根据零件的 结构分析零件的加工工艺。 11 十字头零件的功用和原理分析 题目所给的零件是十字头的机械加工工艺及指定工序专用夹具的设计，它 主要是连接连杆和活塞杆的部件，是将回转运动转化为往复运动的关节。对十 字头的基本要求是：有足够的强度，刚度，耐磨损，重量轻，工作可靠。 本十字头零件与活塞杆是依靠法兰连接的结构，这种结构使用可靠，调整 方便，活塞杆与十字头容易对中，不足之处是结构相对复杂，加工不方便。 12 十字头的结构分析 根据十字头的结构、尺寸公差、粗糙度等要求对十字头零件进行结构分 析，使零件可以达到设计的要求。十字头的结构相对复杂属于一般复杂零件， 在加工时要考虑它的加工先后顺序，首先外圆是基准，所以在加工时我们要先 东华理工长江学院毕业设计 零件图的工艺分析 3 把基准定出来，以此保证零件的尺寸要求，十字头的组要工作面为 20内孔， 底面 20孔及顶面 65内腔，外圆的尺寸公差要求不高，但粗糙度要求很高， 所以在加工中，我们应该在保证精度的条件下劲量满足粗糙度要求，但是同时 我们也要考虑好加工经济方面的问题，以此减少加工成本。 加工 20内孔是要保证其空的位置度，但是该孔加工起来不方便，由于十 字头零件属于大批量生产的零件，所以在某些加工部分可以设计一个专用夹具， 以此来减少加工需要的时间，已达到降低成本的目的。 十字头的加工面有很多可以采用同一种机床进行加工，所以，在加工中我 们可以适量的工序集中，这样可提高加工速度。 13 十字头的工艺分析 设计工艺规程时，首先要应分析零件图以及该零件所在部件或总成的装配 图，掌握该零件在部件中的位置，公用以及部件总成对该零件提出的技术要求， 明确零件的主要工作表面，以便在拟定规程时采取措施施以保证. 1. 掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的主要 工艺特点，形成工艺的总体构想。 2. 分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工面得尺寸精度、形状精度、 位置精度、表面粗糙度以及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是 主要加工表面，以便于选择表面加工及在拟定加工工艺路线时重点考虑； 对全部技术要求应进行归纳整理。 十字头零件的技术要求表 零件技术要求表 加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度 等级/mm 表面粗糙度/mm形位公差/mm 85mm 外圆 85 05 . 0 15 . 0 0.1/IT10Ra1.6 无 85mm 顶面无无 Ra1.6 无 85mm 底面无无 Ra12.5 无 M6螺纹孔无 无 Ra12.5 无 20mm 孔 20 023 . 0 0 0.018/IT7 无无 35mm 十字无无 Ra12.5 无 东华理工长江学院毕业设计 零件图的工艺分析 4 头 65mm 孔 65 021 . 0 0 0.021/IT7Ra3.2 无 20内孔 20 018 . 0 0 0.023/IT8Ra0.8 24环槽无无 Ra12.5 无 55内孔无 无 Ra12.5 无 东华理工长江学院毕业设计 毛坯的材料及生产类型的确定 5 2 2毛坯的材料及生产类型的确定 要确定毛坯就必须根据零件的材料及机械加工中的精度要求，根据题目所 需要的精度及尺寸公差要求，确定毛坯。 2.2. 1 1 毛坯批量的确定毛坯批量的确定 零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定有 着决定性作用，生产类型一般可分为大量、成批、和单件生产，不同的生产类 型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特 征来决定的。生产纲领是指在计划期内应生产的产品产量和进度计划。 计算公式如下： N=Q m（1+a%） （1+b%） 式中 N零件的生产纲领（件/年）; Q产品的年产量（辆、台/年）; m每台产品中该零件的数量（件/台、辆）; a%备品率，一般取 2%4%; b%废品率，一般取 0.3%0.7%. 零件的材料为 HT200考虑到零件在机床中受到的冲击力不大，零件结构比 较复杂，所以选择铸件毛坯，已知该十字头零件的生产纲领为10000件/年，每 日1班，可以确定该零件为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序 划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主。 要判断零件的加工类型，首先要计算零件的质量。将零件分为如下图的三个部 分，因为钢铁的密度 7.9kg/dm 3 ，所以可以通过公式计算出零件的质量。 如下图： 东华理工长江学院毕业设计 毛坯的材料及生产类型的确定 6 G=（v1+v2+v3） G=102)25.75625.1056( 5 . 1806 +10(100525.306425.18064) +（）28810009000-25.180625 G=3.4 5 10mm 3 G=7.9 5 104 . 3 G=2.686Kg 零件生产量为 10000 件/年，每日一班，经过计算其属于轻型零件，有下表 可知，该零件达到了大量生产的条件。 表 2-1 生产类型与生产纲领的关系 生产纲领（台/件）或（件/年） 生产类型重型机械或重型零 件（100kg） 中型机械或中型零 件（10100kg） 小型机械或轻型 零件（1000500050000 -摘自王凡实用机械制造工艺设计手册.机械工业出版社 东华理工长江学院毕业设计 毛坯的材料及生产类型的确定 7 所要设计的零件的生产纲领为 10000 件/年，故属于大批生产。 2.2. 2 2 毛坯材料的和制造方法的确定 1.机械加工余量 (1)机械加工余量由于受工序尺寸公差的影响，实际切除的余量在一定的范 围内变化。余量过大，费工费料；余量过小，加工困难，甚至加工成为不可能。 (2)在决定工序平均尺寸以前，首先要确定各尺寸的加工余量的平均值。各 尺寸余量平均值是按所选择加工方法在有关资料或手册中查出而确定的。但平 均余量的大小要结合已计算出的工序余量变动范围的大小考虑， 2.尺寸公差 （1）当工艺基准与设计基准重合，工艺基准不变换，同一表面经过多道工 序加工才能达到图纸尺寸的要求时，其中间工序尺寸可根据零件图的尺寸采用 “由后往前推”的方法来确定，并一直推算到毛坯尺寸。 （2）当工艺基准与设计基准不重合，或零件在加工过程中需要多次转换工 艺基准，或工序尺寸须从尚待继续加工的表面标注时，工序尺寸的确定就比较 复杂了，这时就应利用尺寸链原理来分析和计算，并对工序间的余量进行验算 以确定工序尺寸及其上下偏差。 由于十字头零件的结构相对复杂，根据图纸要求，该零件毛坯的加工工艺为 铸造，同时又为大批量生产，所以我们应该选用砂型铸造中的机器造型和壳型 铸造。又因为它所用的材料为 HT200，所以零件毛坯的毛坯机械加工余量等级 为 EG,毛坯铸件的公差等级为 CT812。如下图： 要求的机械加工余量 方法 钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁 机器造型 FHEGEGEG 公差等级 CT 方法 钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁 东华理工长江学院毕业设计 毛坯的材料及生产类型的确定 8 机器造型 812812812812 -摘至邹青机械制造技术课程设计指导机械工业出版 3工艺规程的编制 采用机械加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、相互位置关系和表面质量， 使其成为可完成某种使用要求的过程，称为机械加工 过程。机械加工工艺 规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。机械 加工工艺规程是指导生产活动的重要文件。 3 定位基准的选择 而在选择基准的时候需要同时考虑三个问题：1.用哪一个表面作为加工时 的精基面，有利于经济、合理地达到零件的加工精度要求？2.为加工出所要达 到要求的精基面，应采用哪个表面作为粗基面？3.是否有个别工序为了特殊的 加工要求，需要采用第二个精基面？ 基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一。基面选择得正确、合理， 可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严 重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 3 粗基准的选择 在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及 保证不加工表面与加工表面的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选 择原则：1.重要表面余量均匀原则，必须首先保证工件表面具有较小的加工余 量，应选择该表面为基准；2.表面间的相互位置要求原则，必须首先保证工件 加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面为粗基准；3.余 量足够原则，如果零件上各表面均需加工，则以加工表面余量较小的粗基准；4.定 位可靠性原则，作为粗基准的表面，应选用比较可靠，平整光洁的表面，以便 定位准确、夹紧可靠；5.不重复使用原则，粗基准的定位精度低，在同一尺寸 方向上只允许使用一次，不能重复使用。 根据这些基准原则，我们可选用十字头的底面作为粗基准，然后加工出基准 A，再由基准外圆面来定位加工其他的加工面，以保准相关尺寸的精度。 312 精基准的选择 精基准的选择主要考虑的问题是是如何减少误差，保证加工精度及安装方 便以及设计基准和工序基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 9 该进行尺寸换算，因此选择精基准面的原则有以下几个方面：1.应尽量选用设 计基准作为定位基准，这称为基准重合原则；2.所选的定位基准，应能使工件 定位准确、稳定、刚性好、变形小和夹具结构简单；3.应尽可能选择统一的定 位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，这称为统一基准原则；4.有 时还要遵循互为基准、反复加工的原则；5.有些精加工工序要求加工余量小而 均匀，就应该选择该表面作为粗基准面。 -摘自阎光明摘自阎光明 侯忠滨侯忠滨 张云鹏张云鹏现代制造工艺基础现代制造工艺基础西北工业大学出版社西北工业大学出版社 32 拟定加工工艺路线 制定加工工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下， 可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以 外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 1工艺路线方案一： 工序1： 铸造 工序2： 清砂 工序3： 时效处理 工序4： 粗车 85外圆 工序5： 粗车十字头顶面 工序6: 粗车，半精车，精车，十字头底面 工序7： 钻，攻4Xm6螺纹孔 工序8: 钻、扩、铰，20内孔 工序9： 铣十字头 工序10：粗鏜、半精镗、精鏜 65内孔 工序11：车 55孔 工序12：车内圆环 工序13：钻、扩、铰、20底面孔 工序14：车挖 24内环槽 工序15：半精车，精车 85外圆 工序16：去毛刺 工序17：终检 2工艺路线方案二： 工序1： 铸造 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 10 工序2： 清砂 工序3： 时效处理 工序4： 粗车 85外圆 工序5： 粗铣十字头顶面 工序6：粗铣、半精铣、精铣十字头顶面 工序 7：钻、攻 6 螺纹孔 工序 8：钻、扩、铰，20 内孔 工序9： 铣十字头 工序10：粗鏜、半精镗、精鏜 65内孔 工序11：车 55孔 工序12：车内圆环 工序13：粗鏜、半精镗、精鏜 20底面孔 工序14：车挖 24内环槽 工序15：半精车，精车 85外圆 工序16：去毛刺 工序17：终检 以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能 采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，只要表现在 20 底面圆孔和两端面 的加工方式，根据工序的集中，加工经济度和加工难易程度通过分析比较，方 案一比较合理，故选用方案一。 33 加工余量、工序尺寸及公差的选择 （1）铸件的基本尺寸 机械加工前毛坯铸件，包括必要的机械加工余量。 （2）尺寸公差 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸之代数差的绝对值； 也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。 （3）错行 由于合型时错位，铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开。 （4）要求的机械加工余量 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸件 对金属表面的影响，冰室之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的 金属余量。对圆柱形部分或者在双侧机械加工的情况下，RMA 应加倍。 铸件毛坯基本尺寸表达式子如下： R=F+2RMA+CT/2 外圆 R=F-2RMA-CT/2 内腔 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 11 按上述式子计算各毛坯尺寸： 85 的外圆,查表 2-3 和表 2-4 可算出 R1= F+2RMA+CT/2 =85+2.8+3=90.8； 85 两端面，查表 2-3 和表 2-4 可算出 R2= F+2RMA+CT/2=85+2.5+3=90.8； 65 内孔，查表 2-3 和表 2-4 可算出 R3= F-2RMA-CT/2=65-2.8-3=59.8； 35 十字头，查表 2-3 和表 2-4 可算出 R4 = F-2RMA-CT/2=35-1-2.5=31.5； 55 内孔，查表 2-3 和表 2-4 可算出 R5= F-2RMA-CT/2=55-2.8-1.4=50.8； 其他尺寸由于过小铸造时可不铸造。 表 2-3 毛坯铸件基本尺寸/mm铸件尺寸公差等级 CT 大于至 9101112 25 401.82.63.65 40 6322.845.6 631002.23.24.46 表 2-4 最大尺寸要求的机械加工余量等级 大于至FGH 400.50.50.7 40630.50.71 6310011.42 -摘至邹青机械制造技术课程设计指导机械工业出版社 计算各工序加工余量 （1）加工基本尺寸为 85mm，公差为 0.1mm，其公差等级为 IT10，确定其加 工方案为：粗车-半精车-精车 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 12 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=5.8mm 粗车： Z粗=1.2mm 半精车： Z半精=1.8mm 精车： Z精=2.5mm （3）计算各工序的基本尺寸，精车后工序基本尺寸为 85，其他各工序基本 尺寸依次为： 半精车： 85+1.2=86.2mm 粗车： 86.2+1.8=88mm 毛坯： 88+2.8=90.8mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 精车 IT8, 公差值为 0.054mm 半精车 IT10，公差值为 0.140mm 粗车 IT12，公差值为 0.350mm 按工序入体原则： 精车：85 05. 0 15. 0 mm 半精车：86.2 140 . 0 0 mm 粗车：88 350 . 0 0 mm 毛坯：90.83mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 精车 1.2mm 85mm 0.054mm 85 05. 0 15. 0 mm 半精车 1.8mm86.2mm 0.140mm 86.2 140 . 0 0 mm 粗车 2.5mm 88mm0.350mm 88 350 . 0 0 mm 毛坯 5.5mm 90.8mm6mm 90.83mm 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 13 （1）加工基本尺寸为 85mm，公差为无要求，其公差等级为无要求，确定其加 工方案为：粗车 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=2.9mm 粗车： Z粗=2.9mm （3）计算各工序的基本尺寸，精车后工序基本尺寸为 85，其他各工序基本尺 寸依次为： 毛坯： 88+2.8=87.9mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 粗车 IT12，公差值为 0.350mm 按工序入体原则： 粗车： 85 350 . 0 0 mm 毛坯： 87.91.5mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 粗车 2.9mm 85mm0.350mm 85 350 . 0 0 mm 毛坯 2.9mm 87.9mm3mm 89.71.5mm （1）加工基本尺寸为 85mm，公差为 0.1mm，其公差等级为 IT10，确定其加工 方案为：粗车-半精车-精车 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 14 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=5.8mm 粗车： Z粗=0.6mm 半精车： Z半精=1mm 精车： Z精=1.3mm （3）计算各工序的基本尺寸，精车后工序基本尺寸为 85，其他各工序基本 尺寸依次为： 半精车： 85+0.6=85.6mm 粗车： 85.6+1= 86.6mm 毛坯： 86.6+1.3=87.9mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 精车 IT8, 公差值为 0.054mm 半精车 IT10，公差值为 0.140mm 粗车 IT12，公差值为 0.350mm 按工序入体原则： 精车：85 054 . 0 0 mm 半精车：85.6 140 . 0 0 mm 粗车：86.6 350 . 0 0 mm 毛坯：87.91.5mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 精车 0.6mm 85mm 0.054mm 85 054 . 0 0 mm 半精车 1mm85.5mm 0.140mm 85.6 140 . 0 0 mm 粗车 1.3mm 86.6mm0.350mm 86.6 350 . 0 0 mm 毛坯 2.9mm 87.9mm3mm 87.91.5mm 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 15 （1）加工基本尺寸为 55mm，公差为无要求，其公差等级为无要求，确定其 加工方案为：粗车 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=4.2mm 粗车： Z粗=4.2mm （3）计算各工序的基本尺寸，精车后工序基本尺寸为 55，其他各工序基本尺 寸依次为： 毛坯： 55-4.2=50.8mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 粗车 IT12，公差值为 0.350mm 按工序入体原则： 粗车： 55 350 . 0 0 mm 毛坯： 50.82.6mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 粗车 4.2mm 55mm0.350mm 55 350 . 0 0 mm 毛坯 4.2mm 50.2mm5.8mm 50.82.9mm （1）加工基本尺寸为 35mm，公差为无要求，其公差等级为无要求，确定其加 工方案为：粗铣 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=3.5mm 粗铣： Z粗=3.5mm 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 16 （3）计算各工序的基本尺寸，精铣后工序基本尺寸为 35，其他各工序基本尺 寸依次为： 毛坯： 35-3.5=31.5mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 粗铣 IT12，公差值为 0.250mm 按工序入体原则： 粗车： 35 250 . 0 0 mm 毛坯：31.52.5mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 粗铣 3.5mm 35mm0.250mm 55 250 . 0 0 mm 毛坯 3.5mm 31.5mm5mm 50.82.5mm （1）加工基本尺寸为 65mm，公差为 0.021mm，其公差等级为 IT7，确定其加 工方案为：粗鏜-半精鏜-精鏜 （2）用查表法定加工余量：由表可知，对于大批量生产，采用砂型机器造型， 取尺寸公差为 12，加工余量为 G 级其加工余量等级为 CT10 级，毛坯外圆 的加工总余量由上面计算结果可知为 Z总=5.8mm 粗鏜： Z粗=0.5mm 半精鏜： Z半精=1.5mm 精鏜： Z精=3.8mm （3）计算各工序的基本尺寸，精鏜后工序基本尺寸为 65，其他各工序基本 尺寸依次为： 半精鏜： 65+0.5=64.5mm 粗车： 64.5-1.5=63mm 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 17 毛坯： 63-3.8=59.2mm （4）确定各工序的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定。 精车 IT7, 公差值为 0.021mm 半精车 IT9，公差值为 0.074mm 粗车 IT11，公差值为 0.190mm 按工序入体原则： 精鏜：65 021. 0 0 mm 半精鏜：64.5 074 . 0 0 mm 粗鏜：63 190 . 0 0 mm 毛坯：59.23mm 计算结果列表如下表： 工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差 精鏜 0.5mm 65mm 0.021mm 65 021. 0 0 mm 半精鏜 1.5mm64.5mm 0.074mm 64.5 074 . 0 0 mm 粗鏜 3.8mm 63mm0.190mm 63 190 . 0 0 mm 毛坯 5.8 mm 59.2mm6mm 59.23mm 34 加工设备刀具量具及切削用量的计算和确定 加工设备的选择主要从加工经济并保持精度的方面来保正零件的要求，刀 具的选择是用于切削的工具，根据加工工艺的种类和加工的部位及材料的类型 来选定，量具的选择主要是在加工后进行抽检，以保证加工后零件的尺寸精度。 切削用量的计算主要是计算出每道工序的加工所用的进给时间和切削速度。 3.4.1 加工设备刀具及量具的选择 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 18 正确选择机床、刀具和量具是一件很重要的工作，他不但影响工件的加工 质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 （1）粗车、半精车、精车 85 外圆 加工设备：车床 夹具：专用夹具 型号：CM6125 量具：游标卡尺 刀具：车刀 （2）粗车顶面 加工设备：车床 夹具：三爪卡盘 型号：CM6125 量具：游标卡尺 刀具：车刀 （3）粗车、半精车、精车底面 加工设备：卧式车床 夹具：三爪卡盘 型号：CM6125 量具：游标卡尺 刀具：车刀 （4）钻、攻 6 螺纹孔 加工设备：立式钻床 夹具：专用夹具 型号：Z535 刀具：M6 丝锥、5 麻花钻 量具：无 （5）钻、扩、铰 20 底面孔 加工设备：立式钻床 夹具：专用夹具 型号：Z535 量具：内径千分尺 刀具：19 麻花钻，19.7 直柄扩孔钻，20 直柄机用铰刀 （6）铣十字头 加工设备：卧式铣床 夹具：三爪卡盘 型号：X62W 量具：游标卡尺 刀具： 硬质合金铣刀 （7）粗鏜、半精镗、精鏜 65 内孔 加工设备：卧室鏜床 夹具：三爪卡盘 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 19 型号：T618 量具：内径千分尺 刀具：开式自锁夹紧镗刀 （8）钻、扩、铰 20 内孔 加工设备：立式钻床 夹具：专用夹具 型号：Z535 量具：内径千分尺 （9）车挖 24 内环 加工设备：卧式车床 夹具：专用夹具 型号：CM6125 刀具：车刀 量具：内径千分尺 （10）粗车 55 内孔 加工设备：卧式车床 夹具：三爪卡盘 型号：CM6125 刀具：车刀 量具：游标卡尺 （11）车内圆环 加工设备：卧式车床 夹具：三爪卡盘 型号：CM6125 刀具：车刀 量具：游标卡尺 3.4.2 切削用量的计算和确定 选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的 功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机 床的功率、转矩等特性，获得较高的生产效率和低加工成本。 （1）确定 85 外圆的切削用量 粗车余量为 2.5mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给量为 0.8mm/r，查表知切削速度为 4565m/min，取本次车削速度为 50m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=5000085=187.3r/min，查表取 转速 n=180r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=48m/min。 一刀可切削完成。 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 20 半精车余量为 1.8mm，查表知进给量为（0.350.65mm/r） ，取本次车削进 给量为 0.5mm/r，查表知切削速度为 7090m/min，取本次车削速度为 80m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=8000085=313r/min，查表取转 速 n=300r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=80m/min。 一刀可切削完成。 精车余量为 1.2mm，查表知进给量为（0.10.3mm/r） ，取本次车削进给量 为 0.1mm/r，查表知切削速度为 90110m/min，取本次车削速度为 100m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=10000085=374r/min，查表取 转速 n=370r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=100m/min。 需要用两刀完成切削。 （2）确定 85 顶面的切削用量 粗车余量为 2.9mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给量为 0.8mm/r，查表知切削速度为 4565m/min，取本次车削速度为 50m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=5000085=187.3r/min，查表取 转速 n=180r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=48m/min。 一刀可切削完成。 （3）确定 85 底面的切削用量 粗车余量为 1.3mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给量为 0.8mm/r，查表知切削速度为 4565m/min，取本次车削速度为 50m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=5000085=187.3r/min，查表取 转速 n=180r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=48m/min。 一刀可切削完成。 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 21 半精车余量为 1mm，查表知进给量为（0.350.65mm/r） ，取本次车削进给 量为 0.5mm/r，查表知切削速度为 7090m/min，取本次车削速度为 80m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=8000085=313r/min，查表取转 速 n=300r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=80m/min。 一刀可切削完成。 精车余量为 0.6mm，查表知进给量为（0.10.3mm/r） ，取本次车削进给量 为 0.1mm/r，查表知切削速度为 90110m/min，取本次车削速度为 100m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=10000085=374r/min，查表取 转速 n=370r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=100m/min。 需要用一刀完成切削。 （4）攻转 4M6 螺纹孔的切削用量 钻 5 孔查表可知 v=1624m/min 去 v=16m/min，f=0.070.12mm/r 取 f=0.1mm/r 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=1019r/min 查钻床转速表得 n=960r/min 则 v=16m/min 攻螺纹孔查表可知 f=0.75mm/r，v=1.2m/min 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=1.2/3.146=66r/min v=nd/1000=1.2m/min （5）确定 55 内孔的切削用量 粗车余量为 4.2mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给量为 0.8mm/r，查表知切削速度为 4565m/min，取本次车削速度为 60m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=6000055=347r/min，查表取转 速 n=350r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=60.4m/min。 一刀可切削完成。 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 22 （6）确定 65 内圆的切削用量 粗鏜余量为 3.8mm，查表知进给量为（0.31mm/r） ，取本次车削进给量为 0.5mm/r，查表知切削速度为 4080m/min，取本次车削速度为 70m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=70000065=343r/min，查表取 转速 n=350r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=71.4m/min。 一刀可切削完成。 半精鏜余量为 1.5mm，查表知进给量为（0.20.8mm/r） ，取本次车削进给 量为 0.5mm/r，查表知切削速度为 60100m/min，取本次车削速度为 80m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=8000065=391r/min，查表取转 速 n=400r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=81.6m/min。 一刀可切削完成。 精车余量为 0.5mm，查表知进给量为（0.150.5mm/r） ，取本次车削进给 量为 0.2mm/r，查表知切削速度为 5080m/min，取本次车削速度为 70m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=7000065=343r/min，查表取转 速 n=350r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=71.4m/min。 需要用一刀完成切削。 （7）确定 35 十字头的切削用量 粗铣余量为 3.5mm，查表知进给量为 0.05mm/Z，查表知切削速度为 65.3m/min 一刀可切削完成。 （8）钻、扩、铰 20 孔 钻 19 内孔，查表可知其切削速度为 v=20mm/min，进给量为 0.32mm/r。 由公式： 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 23 n= d v 1000 可求出主轴转速 n=325r/min 取 n=272r/min v=nd/1000=17.1m/min 扩孔 19.7，查表可知，其进给量为（0.91.1）取本次进给量为 1mm/r，查表 v=7.91m/min 由公式： n= d v 1000=7910/（3.1420）=125.9r/min 实际速度为：nd/1000=7.9m/min。 铰 20 孔 铰孔余量为 0.3mm，查表知进给量为（0.81.5mm/r） ，取本次车削进给量 为 1mm/r，查表知切削速度为 26m/min，取本次车削速度为 5m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=500020=79.6r/min，查表取转 速 n=80r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=5.02m/min。 一刀可切削完成。 （9）车挖 24 内环 车挖环单边余量为 2mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给 量为 1mm/r，查表知切削速度为 6075m/min，取本次车削速度为 70m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=7000024=928.8r/min，查表取 转速 n=900r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=56.5m/min。 一刀可切削完成。 （10）钻、扩、铰 20 孔 钻 19 内孔，查表可知其切削速度为 20mm/min，进给量为 0.32mm/r。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=325r/min 取 n=272r/min v=17.1m/min 扩孔 19.7，查表可知，其进给量为（0.91.1）取本次进给量为 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 24 1mm/r，查表 v=7.91m/min 由公式： n= d v 1000=7910/（3.1420）=125.9r/min 实际速度为：nd/1000=7.9m/min。 铰 20 孔 铰孔余量为 0.3mm，查表知进给量为（0.81.5mm/r） ，取本次车削进给量 为 1mm/r，查表知切削速度为 26m/min，取本次车削速度为 5m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=500020=79.6r/min，查表取转 速 n=80r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=5.02m/min。 一刀可切削完成。 （11）确定内圆环的切削用量 粗车余量为 7.5mm，查表知进给量为（0.71mm/r） ，取本次车削进给量为 0.8mm/r，查表知切削速度为 4565m/min，取本次车削速度为 50m/min。 由公式： n= d v 1000 可求出主轴转速 n=50000055=289r/min，查表取 转速 n=300r/min，则实际切削速度为 v=nd/1000=51.8m/min。 一刀可切削完成。 上述为每道工序的切削用量的确定和计算。 3.4.3 切削时间额定的确定 时间额定是指在一定的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。 时间额定一般由基本时间 ti加辅助时间 t f +布置工作时间 tb加休息生理时 间 t x和准备与终结时间 tz （1）85 外圆基本时间的确定 粗车外圆 85 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 25 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn lllL 21 ，已知 1 l= kr p a tan +（23） 53 2 l； 取 1 l=5 . 2 1 5 . 2 =5 取4 2 l L=85+5.8=90.8 ti=i fn lllL 21 =（85+90.8+5+4）/0.81801.28min=77s 粗车 85 外圆辅助时间 t f =0.15ti，其他时间 tb+t x=6%（ti+ tf ） ， 单件时间为 tdj= ti+ t f + tb+t x t f =0.15ti=11.55s tb+t x=6%（ti+ tf ）=5.3s tdj= ti+ t f + tb+t x=11.55+5.3+77=93.85s 半精车外圆 85 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn lllL 21 ，已知 1 l= kr p a tan +（23） 53 2 l； 取 1 l=4 . 2 1 6 . 1 =4 取4 2 l L=85+3=88 ti=i fn lllL 21 =（85+88+4+4）/0.53001.2min=72s 半精车 85 外圆辅助时间 t f =0.15ti，其他时间 tb+t x=6%（ti+ tf ） ， 单件时间为 tdj= ti+ t f + tb+t x t f =0.15ti=10.8s tb+t x=6%（ti+ tf ）=4.9s tdj= ti+ t f + tb+t x=72+10.8+4.9=87.7s 精车外圆 85 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn lllL 21 ，已知 1 l= kr p a tan +（23） 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 26 53 2 l； 取 1 l=8 . 2 1 2 . 1 =4 取4 2 l L=85+1.2=86.2 ti=i fn lllL 21 =（85+86.2+4+4）/0.23704.8min=288s 精车 85 外圆辅助时间 t f =0.15ti，其他时间 tb+t x=6%（ti+ tf ） ， 单件时间为 tdj= ti+ t f + tb+t x t f =0.15ti=43.2s tb+t x=6%（ti+ tf ）=19.8s tdj= ti+ t f + tb+t x=19.8+43.2+288=351s （2）粗车顶面的基本时间额定 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn lllL 21 ，已知 1 l= kr p a tan +（23） 53 2 l； 取 1 l=5 . 2 1 5 . 2 =5 取4 2 l L=（85+2.9）/2=44 ti=i fn lllL 21 =（44+42.5+5+4）/0.81800.665min=33s 粗车 85 顶面辅助时间 t f =0.15ti，其他时间 tb+t x=6%（ti+ tf ） ， 单件时间为 tdj= ti+ t f + tb+t x t f =0.15ti=4.9s tb+t x=6%（ti+ tf ）=2.3s tdj= ti+ t f + tb+t x=4.9+2.3+33=40.2s （3）精车 85 底面基本时间的确定 粗车底面 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn lllL 21 ，已知 1 l= kr p a tan +（23） 东华理工长江学院毕业设计 工艺规程的编制 27 53 2 l； 取 1 l=7 . 2 1 3 . 1 =4 取4 2 l L=85+2.9=87.9 ti=i fn lllL 21 =（44+42.5+2.5+4）/0.81800.6min=33s 粗车 85 底面辅助时间 t f =0.15ti，其他时间 tb+t x=6%（ti+ tf ） ， 单件时间为 tdj= ti+ t f + tb+t x t f =0.15ti=4.9s tb+t x=6%（ti+ tf ）=2.3s tdj= ti+ t f + tb+t x=4.9+2.3+33=40.2s 半精车底面 根据车床基本时间计算公式 ti=i fn l
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