车床主轴工艺规程设计及径向孔钻用夹具设计毕业设计说明书

1 中文摘要及关键词 摘要：工艺设计和夹具设计是产品制造过程中技术准备工作的一项重要内容，是产品 设计与实际生产的纽带，是一个经验性很强而且随制造环境变化而多变的决策过程。 通过有效的工艺方法和工艺装备保证产品质量；合理的工艺参数和标准的工艺过程提 高生产效率或缩短生产周期； 最大限度地利用有限资源，减少生产准备时间和减低生 产成本。本设计分析了车床主轴的工艺性，详细地设计了车床主轴毛坯到成品的工艺 规程,并按其加工要求设计了钻用夹具。该夹具包括压板、侧板、钻摸板、立柱、V 型 块等部件。其最大的特点是它一次装夹即可完成板件的钻加工，有利于提高加工效率 和产品的加工质量，对类似的零件加工有很好的借鉴作用。设计出来的钻用夹具在零 件的加工过程中能够精确地实现定位与加紧，同时装夹操作较方便，能够在零件的生 产过程中发挥巨大的作用。 关键词：车床主轴；钻模板；工艺规程；钻用夹具. 2 英文摘要及关键词 Abstract: Process design and fixture design is an important element of the technical preparations for manufacturing process, product design and production ties, is a highly empirical and changing with the changes in the manufacturing environment and the decision- making process. Through effective process and technology and equipment to ensure product quality; reasonable parameters and standards process to improve production efficiency or shorten the production cycle; maximize use of limited resources, reduce production time and reduce production costs.This design instruction booklet analyze the planning of lathes tailstock, and fix a detailed process planning from semi-finished product to finished product, make a mechanical manufacturing operational planning. Design a drill with the jig. This jig including the clamp, the side bar, drills traces parts， board, column, V block and so on. Its biggest characteristic is that it is an attire clamps then they can the forming to drill the processing, favors the enhancement processing efficiency and the product processing quality, which can be learned by others. Designs drilling with the jig can precisely realize the localization in the components processing process with to step up, clamps the operation with the fashionable clothing to be more convenient, can play the huge role in the components production process. Keywords：Lathe main axle，Drills the template , Technological process, Drill with the jig. 3 1 绪论 1.1 课题的目的及意义 本课题是关于工艺规程设计和夹具设计，通过本设计，要求提高学生在机械方面 的各方向的能力，能够成为名副其实的 21 世纪新型人才，成为一名合格的本科毕业生。 通过全面复习、大量的阅读相关的资料，大大的巩固机械制造工艺学、机械制造 装备设计、机械设计、夹具设计、工艺规程设计等课程，加深对一些相关课程的基本 知识了解和掌握，使学生能够运用所学知识解决一些实际设计的基本问题，可以完成 毕业设计。同时提高其分析问题、解决问题的能力，进一步加强其机械制图的能力， 进一步掌握机械制图的各种软件。熟悉应用并掌握各种手册、文献资料在工艺工装设 计中的运用。查阅各种国标，提高对标准件的认识。通过文献检索、英文翻译、机械 制图，提高运用计算机和英语的能力，提高动手能力，提高综合素质。 随着经济全球化和我国经济的快速发展,我国成为世界的重要制造基地。进入 21 世纪以来制造业已成为我国最大的出口机器，已经为我国创造了大量的财富，制造业 的产值占国民生产总值 40%。机械制造业是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经 济的主要支柱，是生产力的主要组成部分，是工业化、现代化建设的发动机和动力源。 机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度，机械制造 业的水平也就体现了国家的综合实力和国际的竞争能力。 机械制造工艺过程是采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、 表面粗糙度及力学性能，使之成为合格产品的全过程。对一般机械加工说来，大批、 大量生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工工艺规 程。不论生产类型如何，都必须有章可循，即必须有机械加工工艺规程。它是生产的 计划、调度、工人操作、质量检查、机床布置和动力配置的依据。但机械加工工艺规 程是在实践中不断的修改与补充才得以完善，只有这样才能不断的吸收先进经验保持 其合理性。这对我们机械制造人员要求有了解工艺规程的编制和修改。 机械制造中广泛采用能迅速把工件固定在准确位置或同时能确定加工刀具位置的 4 一种辅助装置，这种装置统称夹具。可使工艺过程中保证工序质量，提高生产效率、 减轻工人劳动强度及工作安全。随着产品要求越来越高和产品更新越来越快，这样夹 具广泛用于机械加工，夹具在制造过程中占有越来越重要的地位。对夹具的要求也会 提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、 通用化和高效化方向发展以满足加工要求。 1.2 设计要求： 1.了解零件的主要功用并根据简图画出详细零件图； 2按照年生产量为 5000 件的要求对其进行结构分析后拟定其加工路线及详细工艺 规程，确定各工序尺寸、工序加工余量、加工工时等； 3确定 2 道典型工序的切削用量、时间定额，校核功率； 4. 对零件的加工进行工艺分析，进行车床主轴工艺规程设计，进行径向孔钻用夹具 的设计，绘制夹具装配总图和夹具零件图； 5撰写设计说明书壹份，字符数不少于 1.5 万个，并有中英文摘要及关键词。 6图纸工作量不少于 3 张 A0 幅面。 7翻译本专业外文资料: Bernd Kopacek,Peter Kopacek, Intelligent disassembly of electronic equipment.Annual Reviews in Control 23(1999)165- 170. 5 2 工艺规程设计 21 工艺规程的概况 工艺规程是具体指导工人进行加工制造的操作文件。它是最重要的一种工艺文件 （包括：工艺规程、工艺装备图、工时定额、与原材料消耗定额等）。工艺规程是安 排生产作业计划、生产调度、质量控制、原材料与工具供应、生产组织和劳动组织的 基础资料，因此是十分重要的生产指导文件。工艺规程的主要内容是：产品及其各部 分的制造方法和顺序、设备的选择、切削规范的选择、工艺装备的确定、劳动量及工 作物等级的确定、设备调整方法、产品装配与零件加工的技术条件等。工艺规程有四 种形式：工艺过程卡片（工艺路线卡）、工艺卡片、工序卡片和工艺守则。此外，还 有调整卡片和检查卡片等的辅助文件。 2.1.1 工艺规程的依据 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它是 机械制造工厂最主要的技术文件。其具体作用如下： 1)工艺规程是指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产的依据。 对于大批大量生产的工厂，由于生产组织严密，分工细致，要求工艺规程比较详 细，才能便于组织和指挥生产。对于单件小批生产的工厂，工艺规程可以简单些。但 无论生产规模大小，都必须有工艺规程，否则生产调度、技术准备、关键技术研究、 器材配置等都无法安排，生产将陷入混乱。同时，工艺规程也是处理生产问题的依据， 如产品质量问题，可按工艺规程来明确各生产单位的责任。按照工艺规程进行生产， 便于保证产品质量、获得较高的生产效率和经济效益。 2)工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据。 首先，有了工艺规程，在新产品投入生产之前，就可以进行有关生产前的技术准 备工作。例如为零件的加工准备机床，设计专用的工、夹、量具等。其次，工厂的设 计和调度部门根据工艺规程，安排各零件的投料时间和数量，调整设备负荷，各工作 地按工时定额有节奏地进行生产等，使整个企业的各科室、车间、工段和工作地紧密 6 配合，保证均衡地完成生产计划。 3)工艺规程是新建或改（扩）建工厂或车间的基本资料。 在新建或改（扩）建工厂或车间时，只有依据工艺规程才能确定生产所需要的机 床和其它设备的种类、数量和规格；车间的面积；机床的布局；生产工人的工种、技 术等级及数量；辅助部门的安排。 但是，工艺规程并不是固定不变的，它是生产工人和技术人员在生产过程中的实 践的总结，它可以根据生产实际情况进行修改，使其不断改进和完善，但必须有严格 的审批手续。 2.1.2 工艺规程制订的原则 工艺规程制定的原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前提下，争取 最好的经济效益。在制订工艺规程时应注意下列问题： 1)技术上的先进性 在制订工艺规程时，要了解国内外本行业的工艺技术的发展水平，通过必要的工 艺试验，积极采用先进的工艺和工艺装备。 2)经济上的合理性 在一定的生产条件下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应 通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品的能源、材料消耗和生产成 本最低。 3)有良好的劳动条件 在制订工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在 工艺方案上要注意采用机械化或自动化措施，以减轻工共繁杂的体力劳动。 2.1.3 制订工艺规程时的原始资料 制订工艺规程时的原始资料主要有： 1)产品图样及技术条件。 如产品的装配图及零件图； 7 2)产品的工艺方案。 如产品验收质量标准、毛坯资料等； 3)产品零部件工艺路线表或车间分工明细表。以了解产品及企业的管理情况； 4)产品的生产纲领（年产量）。以便确定生产类型； 5)本企业的生产条件。 为了制订的工艺规程切实可行，一定要了解和熟悉本企业的生产条件。如毛坯的 生产能力、工人的技术水平以及专用设备与工艺装备的制造能力、企业现有设备状况 等； 6)有关工艺标准。 如各种工艺手册和图表，还应熟悉本企业的各种企业标准和行业标准； 7)有关设备及工艺装备和资料。 对于本工艺规程选用的设备和工艺装备应有深入地了解，如规格、性能、新旧程 度和现有精度等； 8)国内外同类产品的有关工艺资料。 工艺规程的制订，要经常研究国内外有关工艺资料，积极引进适用的先进的工艺 技术，不断提高工艺水平，以获得最大的经济效益。 2.1.4 制订工艺规程的步骤 1)计算零件的生产纲领、确定生产类型； 2)分析产品装配图样和零件图样 主要包括零件的加工工艺性、装配工艺性、主要加工表面及技术要求，了解零件 在产品中的功用； 3)确定毛坯的类型、结构形状、制造方法等； 4)拟订工艺路线 包括选择定位基准、确定各表面的加工方法、划分加工阶段、确定工序的集中和 分散的程度、合理安排加工顺序等； 5)确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差； 6)选择设备及工艺装备； 8 7)确定切削用量及计算时间定额； 8)填写工艺文件。 2.1.5 工艺文件格式 将工艺文件的内容，填入一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。 常用的工艺文件的格式有下列几种： 1 )机械加工工艺过程卡 这种卡片以工序为单位，简要地列出整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯 制造、机械加工和热处理等）。它是制订其它工艺文件的基础，也是生产准备、编排 作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，由于各工序的说明不够具体，故一般不 直接指导工人操作，而多作为生产管理方面使用。但在单件小批生产中。由于通常不 编制其它较详细的工艺文件，而就以这种卡片指导生产。机械加工工艺过程卡片见表 3-5 所示。 2 )机械加工工艺卡片 机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细地说明整个工艺过程的一种工艺文件。 它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种 主要技术文件，是广泛用于成批生产的零件和重要零件的小批生产中。机械加工工艺 卡片内容包括零件的材料、重量、毛坯种类、工序号、工序名称、工序内容、工艺参 数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。机械加工工艺卡片格式见表 3-6 所示。 3)机械加工工序卡片 机械加工工序卡片是根据机械加工工艺卡片为一道工序制订的。它更详细地说明 整个零件各个工序的要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上要画 工序简图，说明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备及工艺 装备。一般用于大批大量生产的零件。机械加工工序卡片格式见表 3-7 。 2.2 计算生产纲领，确定生产类型 9 零件图所示为径向孔钻用夹具零件，根据年生产量 5000 件，现知道该零件为中 型机械，查文献 表 1.1-2 生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大量生1 产。 2.3 零件图样工艺审查 车床主轴是非常重要的一个零件，车床主轴可以分为外圆表面的加工，径向孔的 加工以及主轴锥孔的加工。各加工表面之间具有一定的位置要求，现分析如下： 车床主轴各外圆，A、B 1：12 的圆锥面加工，法兰端面加工及倒角，以及端面 上的六个均布的孔加工和法兰外圆表面六个径向孔加工；其中 A、B 表面为重要加工表 面，相互之间有圆度公差为 0.005mm，斜向跳动公差为 0.005mm，80h5、90g5 也是 主要的加工表面，他们与 A、B 之间存在圆度公差为 0.005mm，径向跳动为 0.005mm。 另外锥孔的径向跳动公差为 0.005mm。 通过分析，零件图对其形状、尺寸公差、表面粗糙度要求是合理的。零件加工表 面形状规则加工并不困难，但加工要求较高的需精细加工。由于零件大量生产，零件 需要专用夹具，加工精度容易保证，且加工效率高。 2.4 选择毛坯 径向孔钻用夹具是车床上用来的夹紧装置，要求抗震性好，刚度高，又轮廓尺寸 大，形状复杂，又属于大量生产，故该零件的材料可选 HT150，采用铸造，用金属模造 型。此外铸造后应安排正火处理，消除残余应力，改善毛坯机械加工性能。 2.5 工艺过程设计 在确定零件加工的工艺规程过程中，选择正确的粗、精基准是非常重要的。因而 选择粗基准的原则和精基准的原则是不容忽视的。 2.5.1 定位基准的选择 (1) 粗基准的选择 10 粗基准的选择原则： 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不 加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加 工面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。 如果必须保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作为粗基准。 如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作为 粗基准。 选作粗基准的表面应该平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可 靠。 粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误 差。 根据以上原则，选 75 内孔和一侧面为粗基准。 (2) 精基准的选择 精基准的选择原则： 用设计基准作为定位基准，实现“基准重合” ，以免产生基准不重合误差。 当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽量可能采 用此组精基准定位，实现“基准统一” ，以免产生基准转换误差。 当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面 本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置 精度要求由先行工序保证。 为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准” 、反复加工 的原则。 有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构 简单的表面作为精基准。 加工大平面以及小侧面选 75 内孔和一端面为精基准；加工端面选底面和 75 内孔为精基准；加工 22 沉孔选底面和端面为精基准。加工其余孔采用专用夹具。 具体各工序基准参见工序卡。 11 2.5.2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有：平面，内孔，端面，深孔等。材料为 HT150。零件加工表 面、形位精度要求和加工方法如下： 1)299245 平面，其平面度为 0.1，表面粗糙度为 1.6，根据加工的经济性， 用刨即可。 2)12245 平面，表面粗糙度为 1.6，为了减少拆装，用刨方法加工。 3)102 圆柱的端面，表面粗糙度为 6.3，为了减少拆装时间，以及该零件是 非对称件，旋转会不平衡，选用刨加工。 4)75 内孔的表面，其中心线对 299245 平面的平行度为 0.15，圆柱度为 0.08，表面粗糙度为 12.5，由于事先铸造出的孔为 75.5，用扩就可以达到要求。 5)22 沉孔，45 孔的底面的表面粗糙度为 12.5，先钻再扩孔。 6)10 直孔，精度为 IT9 级，表面粗糙度为 3.2，采用钻、铰。 7)10 斜孔，精度为 IT9 级，表面粗糙度为 12.5，采用钻、铰。 8)钻 12 直孔，精度为 IT7 级，表面粗糙度为 1.6，采用钻、扩、粗铰、精 铰。 9)钻 13 沉孔，表面粗糙度为 12.5，20 的内孔表面的粗糙度为 12.5，底 部的表面粗糙度为 6.3，采用钻、扩孔。 10)钻 40 直孔，其深度为 102mm，精度为 IT7 级，表面粗糙度为 1.6，采用 钻、车刀镗、扩、粗铰、精铰。 299245 平面，12245 平面，75 内孔，是用来定位的表面，22 沉孔是用来装 压紧螺钉进行联接和夹紧的。因此它们先加工出来。而剩下要加工的孔能在同一个夹 具装夹的条件下分别加工。 2.5.3 制定工艺路线 工艺路线的拟定是工艺规程制订过程中的关键阶段，是工艺制订的总体设计。 本体的加工工艺路线一般遵循先面后孔，先主要后次要表面，先加工基准面及 12 粗精分开的原则。由于生产纲领为大量生产，所以尽量使用通用机床及专用夹具，量 具，并考虑工序集中。 制订工艺路 方案一： 工序序号 工序内容 10 锻造 20 正火 30 锯小端，保证总长 8711.5 40 钻中心孔 50 以法兰外圆和小端中心孔实现不完全定位，粗车各外圆。 60 1）用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，粗车 B、 A 面，法兰外圆，106.373 圆锥面，法兰前端面， 大头端面 2）以法兰外圆定位粗车法兰后端面，半精车 90 外圆， 车小头端面（保留中心部分，不大余 20） 70 用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，钻 46 导 向孔 80 用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，钻 46 通 孔 90 调质处理 230250 100 以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车小端端面（光 出即可） ，孔口倒角 110 以法兰外圆，小端孔口定位，半精车各外圆， A、B1：12 锥面，留磨亮 0.500.6，螺纹外径留磨量 0.20.3 120 1）用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，半精车 法兰及其端面，大头端面，半精车大头锥孔，车内环槽 5640 13 2）以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车各沉割孔及 斜槽，倒角 130 以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，扩 48 通孔，径 向跳动大于 0.05mm 140 热处理：按图中 90 进行淬火硬度 HRC52，大端锥孔 淬火硬度 HRC48 150 1）小端外圆定位 90 表面搭中心架，精车 A、B 1：12 锥面 2）以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车小端 1：20 锥孔，精车端面，内外倒角 160 用锥套心轴夹持，找正 80、90 外圆，径向跳动不 大余 0.005，半精磨各外圆（留磨量 0.120.15 ）A、B 1：12 锥面 170 1）以 80 定位，铣键槽 1230 2）以 90 定位，铣花键 180 以 80，法兰外圆，键槽完全定位，钻 6-18 法兰端 面工艺孔 190 以法兰外圆，小端孔口定位，找正 90、80 外圆， 径向跳动不大于 0.005mm，精车 M701.5、M1001.5，M1151.5 螺纹 200 用锥套心轴夹持工件，找正 90、80 外圆，径向跳 动不大于 0.005mm，精磨各外圆，1：12 锥面 210 以找正 90、80 外圆，径向跳动不大于 0.005mm，75、100 以及 75、轴肩不完全定位， 精磨大端锥孔 220 以 80、100 外圆、法兰端面以及其端面的一个工艺 孔定位，钻法兰均布的六个 6-20 径向孔 230 终检 14 方案二： 工序序号 工序内容 10 锻造 20 正火 30 锯小端，保证总长 8711.5 40 钻中心孔 50 以法兰外圆和小端中心孔实现不完全定位，粗车各外圆。 60 1）用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，粗车 B、 A 面，法兰外圆，106.373 圆锥面，法兰前端面，大 头端面 2）以法兰外圆定位粗车法兰后端面，半精车 90 外圆， 车小头端面（保留中心部分，不大余 20） 70 用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，钻 46 导 向孔 80 用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，钻 46 通 孔 90 以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，扩 48 通孔，径 向跳动大于 0.05mm 100 调质处理 230250 110 以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车小端端面（光 出即可） ，孔口倒角 120 以法兰外圆，小端孔口定位，半精车各外圆， A、B1：12 锥面，留磨亮 0.500.6，螺纹外径留磨量 15 0.20.3 130 1）用三爪夹小端外圆定位 90 表面搭中心架，半精车 法兰及其端面，大头端面，半精车大头锥孔，车内环槽 5640 2）以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车各沉割孔及 斜槽，倒角 140 热处理：按图中 90 进行淬火硬度 HRC52，大端锥孔淬 火硬度 HRC48 150 1）以 80 定位，铣键槽 1230 2）以 90 定位，铣花键 160 以法兰外圆，小端孔口定位，找正 90、80 外圆， 径向跳 动不大于 0.005mm，精车 M701.5、M1001.5， M1151.5 螺纹 170 1）小端外圆定位 90 表面搭中心架，精车 A、B 1：1 锥面 2）以法兰外圆定位 80 表面搭中心架，车小端 1：20 锥孔，精车端面，内外倒角 180 用锥套心轴夹持，找正 80、90 外圆，径向跳动不 大余 0.005，半精磨各外圆（留磨量 0.120.15 ） A、B 1：12 锥面 190 以 80，法兰外圆，键槽完全定位，钻 6-18 法兰端 面工艺孔 200 用锥套心轴夹持工件，找正 90、80 外圆，径向跳 动不大于 0.005mm，精磨各外圆，1：12 锥面 210 以找正 90、80 外圆，径向跳动不大于 0.005mm，75、100 以及 75、轴肩不完全定位， 精磨大端锥孔 220 以 80、100 外圆、法兰端面以及其端面的一个工艺 16 孔定位，钻法兰均布的六个 6-20 径向孔 230 终检 方案三： 工序序号 工序内容 10 铸造毛坯 20 实效处理 30 粗刨底面、小侧面 40 粗刨两端面 50 扩 75 孔 60 钻、扩 22 沉孔 70 半精刨底面、小侧面 80 半精刨两端面 90 精刨底面、小侧面 100 精刨两端面 110 钻、铰 10 斜孔 120 钻、扩、铰 13 沉孔 130 钻、铰 10 孔 140 钻、扩、粗铰、精铰 12 孔 150 钻 40 孔 160 车刀镗 40 孔 170 扩、粗铰、精铰 40 孔 180 去毛刺 17 190 终检 上述前三个工艺方案的特点在于：方案一是用刨的方法加工平面，方案二是用铣 的方法加工平面。在经济加工的情况下，刨平面粗刨表面粗糙度能达到 Ra5Ra20，半 精刨表面粗糙度能达到 Ra2.5Ra10，精刨表面粗糙度能达到 Ra0.63Ra5，因而可用 刨来加工表面粗糙度为 Ra1.6 的平面。而经过粗铣、半精铣、精铣的平面的表面粗糙 度能达到 Ra3.2Ra1.6。但铣平面在加工经济方面不如刨，且大平面加工常常用刨来 完成。因此加工 299mm245mm 平面时选用刨加工，为了加工的方便，加工 11.7mm245mm 平面也用刨方法。所以选方案二。方案三和方案一相比，前者平面一起 加工，既使工作简化，又节约了工时，降低了成本，更重要的是解决了方案一中的粗 基准选择困难的问题,但是和方案二比就比较逊色。因此，方案二是最佳方案。 2)确定装夹基准和机床 底面、小侧面和两端面 表 2.1 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 粗刨 80H5 内孔、一侧面 80H5 内孔： YXZ, 侧面： B635 半精刨 80H5 内孔、一端面 80H5 内孔： YZ, 22 沉孔： B635 精刨 80H5 内孔、一端面 80H5 内孔： YXZ, 22 沉孔： B635 孔 80H5 内孔 表 2.2 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 18 扩 底面、小侧面、一断 面 底面： ZYX, 小侧面： 端面： Z550 沉孔 25 表 2.3 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 钻 底面、小侧面、一断 面 底面： ZYX, 小侧面： 端面： Z550 扩 底面、小侧面、一断 面 底面： ZY, 小侧面： X 端面： Z550 孔 15H8 表 2.4 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 钻 专用夹具 底面： ZYX, 80 内孔： 小侧面： Z550 扩 专用夹具 底面： ZY, 80 内孔： X 小侧面： Z550 粗铰 专用夹具 底面： ZY, 80 内孔： 小侧面： Z550 精铰 专用夹具 底面： ZYX, Z550 19 80 内孔： YX, 小侧面： Z 孔 10H8（直孔和斜孔） 表 2.5 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 钻 专用夹具 底面： ZYX, 80 内孔： 小侧面： Z550 铰 专用夹具 底面： ZYX, 80 内孔： 小侧面： Z550 孔 40H7 表 2.6 工序名称 装夹基准 定位原理 机床 第一次钻 专用夹具 底面： ZYX , 80 内孔： 小侧面： Z550 第二次钻 专用夹具 底面： , 80 内孔： YX 小侧面： Z Z550 扩 专用夹具 底面： , 80 内孔： Z550 20 小侧面： Z 粗铰 专用夹具 底面： YX, 80 内孔： 小侧面： Z550 精铰 专用夹具 底面： Z, 80 内孔： YX 小侧面： Z550 孔 13 装夹基准为专用夹具，机床为 Z550 孔 20 装夹基准为专用夹具，机床为 Z550 2.6 确定机械加工余量和毛坯尺寸 2.6.1 机械加工余量的确定 查参考文献11表 2.2-3，铸造方法为金属型的灰铸铁的尺寸公差等级为 79 级， 现取 8 级精度 查参考文献11表 2.2-5，金属型的灰铸铁的加工余量等级为 F 查参考文献11表 2.2-4 得如下结果： 1）加工底平面 加工表面到加工基准的尺寸为 175，其加工余量为 3.0mm 2）加工小侧面 3）加工孔 加工表面到加工基准的尺寸为 175，其加工余量为 2.5mm 4）加工端面 其加工余量为 4.0mm 2.6.2 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 车床尾架体的材料为 HT150，硬度为 145HBS，毛坯重量约为 25Kg，生产类型为大 批生产，用金属模铸造毛坯。 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 21 及毛坯尺寸如下： 1）80H5 内孔 扩孔直径方向的加工余量 2z=0.5mm，毛坯尺寸为 74.5 长度方向的加工余量，粗刨时 z=2.5mm，半精刨时为 1mm，精刨时为 0.5mm。 2）平面加工余量 大平面 工序名称 加工余量（mm） 粗刨 2.5 半精刨 1.0 精刨 0.5 小平面 工序名称 加工余量（mm） 粗刨 1.0 半精刨 0.7 精刨 0.3 孔 12H7 直孔和斜孔 工序名称 加工后尺寸（mm） 精铰 12H7 粗铰 11.95 扩 11.85 钻 11 孔 10H9 工序名称 加工后尺寸（mm） 铰 10H9 钻 9.8 孔 40H7 工序名称 加工后尺寸（mm） 22 精铰 40H7 粗铰 39.93 扩 39.75 车刀镗 39.7 第二次钻 38 第一次钻 25 孔 13 一次钻到 13 孔 20 一次扩到 20 2.6.3 刀具的选择 1）平面加工刀具的选择 平面加工刨刀选用平面刨刀，刨刀杆尺寸（宽和高）为 20mm25mm。2）孔加工刀具 的选择 （1）钻 查参考文献11表 3.1-5，国标为 GB10946-89 加工孔 刀具名称 直径 d（mm） 70 硬质合金锥柄麻花钻 9.8 74 硬质合金锥柄麻花钻 11 75 硬质合金锥柄麻花钻 13 100 中心钻 2 硬质合金锥柄麻花钻 25，38 （2）扩 查参考文献11表 3.1-5 加工孔 刀具名称 直径 d（mm） 74 硬质合金锥柄扩孔钻 11.8 80 硬质合金锥柄扩孔钻 20 100 硬质合金锥柄扩孔钻 39.75 （3）铰 加工孔 刀具名称 直径 d（mm） 23 70 硬质合金锥柄机用铰刀 10 74 硬质合金锥柄机用铰刀 11.95，12 100 硬质合金锥柄机用铰刀 39.9，40 （4）镗 查参考文献15选 90内孔硬质合金车刀 09R0808 bhl=88125 2.6.4 量具的选择 查查参考文献11表 5.2-1，孔 d50 选椎柄圆柱塞规，d50 选三牙锁紧式塞规， 平面测量选游标卡尺。 表 2.7 量具的选择 基本尺寸 D L 70(钻 70 孔) 87 74(钻 74 孔) 99 75(钻 75 孔) 99 80(钻 80 孔) 155 106(钻 106 孔) 169 2.6.5 毛坯尺寸及公差的确定 表 2.8 毛坯尺寸 单位 （mm） 零件尺寸 单面加工余量 铸造尺寸 175(75 孔中心线与底 面的距离) 3.0 178 465(两端面之间的距离) 4.0 475 106 0.25 75.5 24 表 2.9 本体毛坯（锻件） 尺寸单位 （mm） 零件尺寸 单面加工余量 锻造尺寸 871 4 875 32 4 36 M701.5 3 76 M741.5 3 80 75 3 81 75.4 2.8 81 80 3 86 89 3 95 90 3 96 M1001.5 3 106 100 3 106 105.8 2.6 111 194.6 2.7 200 毛坯尺寸公差根据锻件质量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级 从有关表中查得。本零件锻件质量 13Kg，锻件形状复杂系数为 S2，20Cr 其含碳量小于 0.6%，按表 2.2-111锻件材质系数为 M1，采取平直分模线，锻件为普通精度等级，则 毛坯尺寸公差从表 2.2-13、表 2.2-161查得见表 2-2。 表 2.10 本体毛坯（模锻件）允许公差单位 （mm） 锻件尺寸 偏差值 根据 875 875 2.41 36 36 .2 85 85 3.71 表 2.2131 25 2.7 确定切削用量及基本工时 工序 50 为粗车各外圆，其切削用量和基本公式计算如下： 工件材料；45 钢正火， b=0.60GPa,模锻 加工要求：粗车 M70、M74、75、80、B 外圆面、89、90、100、A 外圆面、 M115、106.376 外圆。 机床 C620-1 刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 1625,kr=45 o=15， o=12， =0.5mm 1）背吃刀量 p 根据加工余量确定，粗加工时除留下精加工余量应尽可能一次走 刀，切除全部粗加工余量，这样不仅能保证刀具一定耐用度的前提下，使 p、f 和 v 乘积大，而且可减少走刀次数。本工步加工余量为 3mm 只需粗加工即可，故一次走刀 p=3mm。 2）进给量 f 根据文献 8表 6-1 f=0.50.8mm/r，按机床提供进给量取 f=0.5mm/r。 3）确定刀具寿命 刀具为刀杆截面 2540，YT14 的端面车刀。查文献 4表 27-12 可知其寿命 T=60min。 4）计算切削速度 查文献 4表 27-12 Cv=242 、m=0.2、y v=0.35、x v=0.35 查文献 4表 27-13、表 27-17 修正系数 kmv=1.44，k tv=0.80, ksv=0.80，k v= 1.4kmvksvkfv 根 据公式： V= = 1.440.800.810.97=111m/minvyxpmvfTC35.015.02.64 所以 n= = =467r/mind6.7. 根据机床选取 n w=600r/min 实际切削速度 V = = =142.3m/mi10n10.54.3 5）校验机床功率 查文献 4表 37-14，查 CFz=2795 XFz=1.0 YFz=0.75 CFy=1950 XFy=0.9 ZFy=-0.3 YFy=0.6 CFx=2880 XFx=1.0 ZFx=-0.4 YFx=0.5 kF =1.14 得: 主切削力 FZ= =279520.50.75142-0.151.14=1322N FZYXpzkvfazF 26 径向切削力 FY= =195020.50.6142-0.31.14=1203NFZYXpykvfaCyF 轴向切削力 FX= =288021.00.50.5142-0.41.14=1293.6NFZYpxfxF 切削功率 PM= = =3.13kW4106VZ43 所以机床功率是足够的。 6)切削工时： T = L= 其中 l1=4 l2=0 l=38.1jnfL32l T = =0.14j5.0648 1）粗刨 机床选 B635，滑枕往复次数选 63 次/min，滑枕往复一次工作台进给量水平选 0.6mm。刨刀杆最大尺寸（宽和高）为 20mm25mm，刀架最大垂直移动距离为 100mm， 工作台水平移动量为 380mm。则刨 299mm245mm 和 11.7mm245mm 的工时计算如下： 粗刨 299mm245mm 平面： min79.63.0542321 djnfllBt 粗刨 11.7mm245mm 平面： in602.36.05471321 djnfllt 粗刨两端面： min016.36.05412321 djnfllBt i总jt 2）半精刨 27 机床选 B635，滑枕往复次数选 46 次/min，滑枕往复一次工作台进给量水平选 0.4mm。刨刀杆最大尺寸（宽和高）为 20mm25mm，刀架最大垂直移动距离为 100mm， 工作台水平移动量为 380mm。则刨 299mm245mm 和 11.7mm245mm 的工时计算如下： 半精刨 299mm245mm 平面 min967.134.052321 djnfllBt 半精刨 11.7mm245mm 平面 in23.146.0571321 djnfllt 半精刨两端面： min19.46.05312321 djnfllBt in9总jt 3）精刨 机床选 B635，滑枕往复次数选 30 次/min，滑枕往复一次工作台进给量水平选 0.2mm。刨刀杆最大尺寸（宽和高）为 20mm25mm，刀架最大垂直移动距离为 100mm， 工作台水平移动量为 380mm。则刨 299mm245mm 和 11.7mm245mm 的工时计算如下： 精刨 299mm245mm 平面 min83.420.5324321 djnfllBt 精刨 11.7mm245mm 平面： in783.02.5371321 djnfllt 精刨两端面： min19302.541321 djnfllBt in8总jt 4）钻、扩、粗铰、精铰 12H7 孔 28 （1）钻孔，机床为 Z550 查参考文献11表 2.18，.f=0.080.16mm/r， =5070m/min，根据机床选取cv f=0.12mm/r， =50m/min。cv r/min13265010wsdn 按机床选取 1400r/min 切削工时： min137.02.14532 fnLtlwm (2)扩孔 根据参考文献11表 2.10，f=0.70.9，并根据机床规格选 f=0.9mm/r。扩孔钻 扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为 0.4钻 故 s =0.452(m/in)1n3r 按机床选取 50/isr 切削工时：切入 ，切出 ，12lm24l35lm12340.75.9wllt snf (3) 粗铰 12H7 孔 查参考文献118-85，硬质合金铰刀直径为 12，加工硬度小于 170HBS 的灰铸铁 的进给量 =1.01.5mm/r。又在钻或扩孔之后，精铰之前的粗铰选最大进给量，因此pa 取 =1.5mm/r。切削速度 仍旧选用 500r/min。则切削工时min028.5.1042,321 fnLtllwm 29 (4) 精铰 12H7 孔 查参考文献11表 8-85，硬质合金铰刀直径为 12，加工硬度小于 170HBS 的灰铸铁的进给量 =1.01.5mm/r。又用于精铰 7 级精度的孔用最小进给量，因pa 此取 =1.0mm/r。切削速度 仍旧选用 500r/min。则切削工时pamin042.1502,4321 fnLtllwm 5）加工 70 孔（直孔） （1）钻 查参考文献11表 2.18，f=0.080.16mm/r，取 f=0.1mm/r。 =5070m/min，可选与钻 12 孔相同的参数。cv 切削工时： min0157.14032t （2）铰 查参考文献11表 8-85，硬质合金铰刀直径为 12，加工硬度小于 170HBS 的灰 铸铁的进给量 =0.91.4mm/r，又铰 H8H9 级孔选中等切削用量，取 =1.1。pa pa 则切削工时： min04.1.5032t 6）加工 74 沉孔 （1）钻 74 孔 查参考文献11表 2.18，f=0.080.16，取 f=0.1。 =5070m/min，可选与钻cv 12 孔相同的参数。 则切削工时： min304.12.405.3t 30 （2）扩 20 孔 根据参考文献11表 2.10，f=0.91.1，并根据机床规格选 f=1.0mm/r。扩孔钻 扩孔时 的切削速度，根据其他有关资料，确定为 。0.4钻 min/531821rns 根据机床选取 =351r/min。sn 则切削工时： i06.1352t （3）铰 20 孔 查参考文献11表 8-85，硬质合金铰刀直径为 20，加工硬度小于 170HBS 的灰 铸铁的进给量 =1.01.5mm/r，又铰 H8H9 级孔选中等切削用量，取 =1.4mm/r。pa pa 则切削工时： min045.1352t 7）加工 40 孔 （1）钻 40 孔 第一次钻 25 孔 查参考文献11表 2.18，f=0.080.16，取 f=0.12。 =5070m/min。取cv =50m/min。cv 根据机床选取 =735r/minmin/9.632501rnssn 则切削工时： mi281.0735412t 第二次钻 38 孔 查参考文献11表 2.18，f=0.080.16，取 f=0.12。 =5070m/min。取cv =60m/min。cv 根据机床选取 =500r/minmin/8.502361rnssn 则切削工时： mi83.12.0541t （2）车刀镗 100 孔 31 查参考文献11表 8-89， =0.40.6mm/r，取 =0.5mm/r。papa 则切削工时： st 904.5.201 （3）扩 100 孔 查参考文献11表 2.10，f=1.40.7，取 f=1.7。取 =60m/min。扩孔钻扩孔时cv 的切削速度，根据其他有关资料，确定为 。0.4钻min/1.94021rns 根据机床选取 =250r/min。s 则切削工时： min26.07.12540t (4) 粗铰 100 孔 查参考文献118-85，硬质合金铰刀直径为 40，加工硬度小于 170HBS 的灰铸铁的进 给量 =1.32.0mm/r。又在钻或扩孔之后，精铰之前的粗铰选最大进给量，因此取pa =2.0mm/r。切削速度 仍旧选用 250r/min。则切削工时min26.0.25410,321 fnLtllwm (4) 精铰 100 孔 查参考文献11表 8-85，硬质合金铰刀直径为 40，加工硬度小于 170HBS 的 灰铸铁的进给量 =1.01.5mm/r。又用于精铰 7 级精度的孔用最小进给量，因此取pa =1.0mm/r。切削速度 仍旧选用 250r/min。则切削工时pamin452.0.1250,4321 fnLtllwm （5）对机床的系统校核 0ZFyfCdfk 其中 ， 则41,.2,.75,0.94,.F MFhFk1.3xFk 32 1.20.7540941.3049fF N 查参考文献11表 2.36，知 ，可行。max2fF 8)扩 105 内孔 查参考文献11表 2.10，f=2.02.4，取 f=2.0。查参考文献11表 2.18, =6080m/min 取 =60m/min。扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定cvcv 为 =24m/min。0.4钻 min/9.1752rns 根据机床选取 =125r/min。s 则切削工时： in524.10.12537t 9)加工 95 沉孔 (1)钻 95 孔 查参考文献11表 2.18，f=0.160.30mm/r，取 f=0.28。 =6080m/min。取cv =70m/min。cv min/3.1027rns 根据机床选取 =1400r/mins 则切削工时： in153.028.149t （2）扩 90 孔 查参考文献11表 2.10，f=1.62.0mm/r，取 f=1.8mm/r。扩孔钻扩孔时的切削 速度，根据其他有关资料，确定为 =28m/min。0.4钻 min/2198450rns 根据机床选取 =250r/min。s 33 则切削工时： min13.08.2549t 10）加工 6 沉孔（斜孔） （1）钻 查参考文献11表 2.18，f=0.040.08mm/r，取 f=0.08mm/r。 =4060m/min，cv 由于钻细长孔，取 =20m/min。cvmin/6.102rns 根据机床选取 =1400r/min。s 切削工时： i491.08.1453t （2）扩 70 斜孔 查参考文献11表 2.10，f=0.70.9mm/r，取 f=0.9mm/r。扩孔钻扩孔时的切削 速度，根据其他有关资料，确定为 =8m/min。0.4钻min/7.25108rns 根据机床选取 =351r/min。s 则切削工时： in082.9.354t 11）半精车 M1151.5 外圆 （1）背吃刀量 p=0.55mm。 （2）进给量 f ， 根据文献 7表 1-1-3 车可无级调速进给取 f=0.12mm/r。 （3）确定刀具寿命 查文献 4可知其寿命 T=60min。 （4）V= = 1.440.810.8=245.36m/minvyxpmvkfTC35.015.02.0264 所以 n= = =670.2r/mind6. 根据机床选取 nw=800r/min 实际切削速度 V = = =293m/min10108.4.3 （5）切削工时： 34 T = L= 其中 l1=2 l2=0 l=32jnfL32l T = =0.375minj.08 工序 120：半精车法兰外圆，半精车大端锥孔 选择机床 C620-3 12）半精车法兰外圆 （1）背吃刀量 p=0.55mm。 （2）进给量 f ， 根据文献 7表 1-1-3 车可无级调速进给取 f=0.12mm/r。 （3）确定刀具寿命 查文献 4可知其寿命 T=60min。 （4）V= = 1.440.810.8=245.36m/minvyxpmvkfTC35.015.02.0264 所以 n= = =398.67r/mind.96. 根据机床选取 nw=400r/min 实际切削速度 V = = =246.18m/min10104.3 （5）切削工时： T = L= 其中 l1=2 l2=0 l=32jnfL32l T = =0.75minj.04 （6）进给量 f ， 根据文献 7表 1-1-3 车可无级调速进给取 f=0.10mm/r。 （7）确定刀具寿命 查文献 4可知其寿命 T=60min。 14）V= = 1.440.810.8=354.84（2）半精车大端vyxpmvkfTC35.015.02.64 锥孔 （1）背吃刀量 p=0.55mm。 （2）进给量 f ， 根据文献 7表 1-1-3 车可无级调速进给取 f=0.12mm/r。 （3）确定刀具寿命 查文献 4可知其寿命 T=60min。 35 （4）V= = 1.440.810.8=245.36m/minvyxpmvkfTC35.015.02.0264 所以 n= = =1236.4r/mind1.6.3 根据机床选取 nw=1250r/min 实际切削速度 V = = =248.06m/min101025.4. （5）切削工时： T = L= 其中 l1=2 l2=0 l=112jnfL32l T = =0.76j.015 工序 130：扩中心通孔 48 选择机床为深孔钻床 根据资料，查得扩孔 48 是的进给量，并根据机床规格选择 f=1.24mm/r V =6.25m/min n= = =10.25r/min 根据机床选取 nw=68r/mindv1048.326 T = L= 其中 l1=10 l2=4 l=651jnfL32l T = =7.89minj4.16805 工序 150：精车 A、B 锥面，车小头 1：20 锥孔 选择机床 C620-3 15）精车 A 面 1：12 锥面 （1）背吃刀量 p=0.2mm。 （2）进给量 f ， 根据文献 7表 1-1-3 车可无级调速进给取 f=0.10mm/r。 （3）确定刀具寿命 查文献 4可知其寿命 T=60min。 （4）V= = 1.440.810.8=354.84m/minvyxpmvkfTC35.015.02.64 所以 n= = =1068.1r/mind8. 根据机床选取 nw=1250r/min 实际切削速度 V = = =415.26m/min101025.4.3 （5）切削工时：