畢業(yè)論文設(shè)計電機端蓋加工工藝

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1、畢業(yè)設(shè)計用紙 摘要 端蓋，是安裝在電機等機殼后面的一個后蓋，俗稱“端蓋”。本論文主要分析了端蓋加工工藝規(guī)程及專用夾具的設(shè)計。分析了其各面和孔的加工方法及切屑余量等參數(shù)，制定了三條加工工藝路線，并從中選取了最為合理的一條，該路線計算出時間定額，選取適合的機床和刀具制作相應(yīng)的工序過程卡片。本論文針對其中精糛中間大孔這道工序設(shè)計了夾具。繪制出機床聯(lián)系尺寸圖表達(dá)夾具與機床相對位置關(guān)系，繪制加工示意圖表達(dá)工件定位及鏜桿的選擇，最后對夾具的定位，夾緊力大小完成整個夾具裝配圖，并對其中典型零件進(jìn)行拆畫，實現(xiàn)了對端蓋的加工。 關(guān)鍵詞：加工工藝；端蓋; 目錄 摘要 1 第一章緒論 3 1.1

2、選題的背景和意義 3 1.2課題研究的主要內(nèi)容 4 1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 4 第二章零件加工工藝的總體設(shè)計 5 2.1變速箱端蓋生產(chǎn)的相關(guān)分析 5 2.2零件功用的相關(guān)分析 5 2.3零件工藝分析 6 2.4零件工藝規(guī)程設(shè)計 7 2.3.2零件毛坯制造形式的確定 7 2.3.3零件機械加工工藝路線的擬定 7 2.3.4確定加工余量 10 2.2.5切削用量及工時定額的確定 12 第三章專用夾具設(shè)計 18 3.1鉆4－M6底孔夾具設(shè)計 18 3.2銑側(cè)面夾具設(shè)計 21 結(jié)論 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 第一章緒論 1.

3、1選題的背景和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具等行業(yè)，用普通機床進(jìn)行加工（精度低、效率低、勞動強度大）已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的數(shù)字程序控制的機床應(yīng)運而生。這種機床是一種綜合運用了計算機技術(shù)、自動控制、精密測量和機械設(shè)計等新技術(shù)的機電一體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的自動化機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理有其他符號編碼指令（刀具移動軌跡信息）所組成的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，從而控制刀具

4、與工件相對運動，加工出所需要的零件的機床，即為數(shù)控機床。 1) 根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫程序。 2) 所編程序指令輸入機床數(shù)控裝置中。 3) 數(shù)控裝置對程序（代碼）進(jìn)行翻譯、運算之后，向機床各個坐標(biāo)的伺驅(qū)動機構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號，驅(qū)動機床的各運動部件，并控制所需要運動 4) 在機床上加工出合格的零件。 本論文主要分析了端蓋加工工藝規(guī)程及專用夾具的設(shè)計。分析了其各面和孔的加工方法及切屑余量等參數(shù)，制定了三條加工工藝路線，并從中選取了最為合理的一條，該路線計算出時間定額，選取適合的機床和刀具制作相應(yīng)的工序過程卡片。本論文針對其中精糛中間大孔這道工序設(shè)

5、計了夾具。 隨著計算機數(shù)控(CNC)機床，特別是加工中心的發(fā)展，為工序集中創(chuàng)造了條件。在加工中心上，一次裝夾可以加工以前要多臺設(shè)備、多道工序才能加工完成的內(nèi)容，有時甚至一次裝夾就可以完成全部加工內(nèi)容，加工出合格的產(chǎn)品。數(shù)控加工工藝是指在CNC機床上加工零件的工藝，它與普通機床的零件加工工藝最大不同之處，在于加工順序、刀具路徑、切削參數(shù)等規(guī)定的特別詳細(xì)。 1.2課題研究的主要內(nèi)容 論文主要分析了端蓋加工工藝規(guī)程及專用夾具的設(shè)計。分析了其各面和孔的加工方法及切屑余量等參數(shù)，制定了三條加工工藝路線，并從中選取了最為合理的一條，該路線計算出時間定額，選取適合的機床和刀具制作相應(yīng)的工序過程卡片

6、。本論文針對其中精糛中間大孔這道工序設(shè)計了夾具。繪制出機床聯(lián)系尺寸圖表達(dá)夾具與機床相對位置關(guān)系，繪制加工示意圖表達(dá)工件定位及鏜桿的選擇，最后對夾具的定位，夾緊力大小完成整個夾具裝配圖，并對其中典型零件進(jìn)行拆畫，實現(xiàn)了對端蓋的加工。 1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 （1）在設(shè)計過程中，我們必須要認(rèn)真分析零件圖，了解零件的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的技術(shù)要求，對零件的每一個細(xì)節(jié)，都應(yīng)仔細(xì)的分析，如加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意零件各個空系自身精度(同軸度、圓度、粗糙度)和他們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），零件的尺寸是整

7、個零件加工的關(guān)鍵，必須弄清楚零件的每一個尺寸。 （2）首先要分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性，接著制定工藝路線，選擇合適的加工方案，然后確定加工順序，再進(jìn)行工序設(shè)計，工藝尺寸連的計算，最后制定工藝規(guī)程卡片。 變速箱端蓋加工工藝研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達(dá)到經(jīng)濟合理及可行的最優(yōu)方案。 （3）根據(jù)零件圖分析，選擇合適的定位原件和定位基準(zhǔn)，然后選擇合適的定位設(shè)計，用于實現(xiàn)工件的正確定位，然后進(jìn)行定位誤差的分析和計算，工件在夾具定位后要夾緊。 第二章零件加工工藝的總體設(shè)計 2.1變速箱端蓋生產(chǎn)的相關(guān)分析 變速箱（圖2-1）主要指的是汽車的變速箱，它分為手動、自動兩種，手動變速箱

8、主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而自動變速箱AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。功能為：一、改變傳動比；二、在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；三、利用空擋，中斷動力傳遞，以發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動力輸出。 圖2-1變速箱示意圖 2.2零件功用的相關(guān)分析 本次課題研究的零件是端蓋，端蓋的種類很多，用途也很廣。端蓋的一端可以是封閉的，用于變速箱的變速箱主軸側(cè)面，阻止外界灰塵進(jìn)入箱體內(nèi)，也可用于固定軸承，起到軸向定位的作用，本例中的端蓋，其內(nèi)部有φ18的可以起到定位軸的零件作用，外

9、圓φ80和內(nèi)孔均有Ra=1.6的配合要求，4-M8和4-M6起到固定端蓋的作用。如圖2-2所示： 圖2-2變速箱端蓋零件圖 2.3零件工藝分析 由零件圖可以看出，該端蓋的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，加工表面也不多，加工精度要求也不大，但主要注意其位置精度要求。 下面將主要表面分為三部分， （1）以內(nèi)孔為中心的一組加工面： 這組加工面包括：4－M8、4－M6螺紋孔及其4－φ2小孔。 （2）以四邊定位一組加工面： 這組加工面包括：φ80外圓、φ４0外圓、4－φ2小孔、５.５深的環(huán)槽及其倒角。 （3）左右端面： 這組加工面包括：94尺寸四個側(cè)面 以上各表面的主要技術(shù)要求如下： （

10、3-1）4－M8、4－M6螺紋孔及其4－φ2小孔表面粗糙度為Ra=3.2。 （3-2）φ80外圓、φ18孔的表面粗糙度為Ra=1.6，φ４0外圓、4－φ2小孔 （3-3）4-mm的端面與軸心線有位置0.02mm的要求。其Ra為1.6。 （3-4）94尺寸四個側(cè)面表面粗糙度為Ra=3.2 零件要求調(diào)質(zhì)HRC30~45，其坯重為1.39kg。 由分析可知，三組加工表面可以選擇其中一組表面為粗基準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后再以加工過的表面為精基準(zhǔn)加工其他各組表面，并保證他們之間的相互位置精度。 2.4零件工藝規(guī)程設(shè)計 2.3.1零件生產(chǎn)類型的確定 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=Qn（1+a%）（1+b%

11、）(件/年) 其中，產(chǎn)品年產(chǎn)量Q為臺/年,每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為n件/臺，零件備品率為a%，零件廢品率為b%。從初始資料和計算結(jié)果可知，該零件為中批生產(chǎn) 2.3.2零件毛坯制造形式的確定 零件為45鋼，在工作時端蓋在某些場面要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，與接觸表面受摩擦作用，所以零件在工作過程中受到交變載荷和沖擊載荷，要求有較高的強度，因此應(yīng)該選擇鍛件毛坯。由于零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)綱領(lǐng)達(dá)到大批生產(chǎn)水平，可以采用模鍛成型，這對于提高生產(chǎn)率，減少切削加工的勞動量，保證加工精度，都是有利的。 2.3.3零件機械加工工藝路線的擬定 (1)、定位基準(zhǔn)的選擇： 定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件的機械加工路線

12、，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇正確、合理與否，將直接影響工件的技工質(zhì)量和生產(chǎn)率。在選擇定位基準(zhǔn)時，需要同時考慮一下三個問題： （1-1）以哪一個表面作為加工時的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工時精度，使整個機械加工工藝過程順利地進(jìn)行。 （1-2）為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個表面作為精基面。 （1-3）是否有個別工序為了特殊的加工要求，需要采用統(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。 另外，我們還應(yīng)從粗精基準(zhǔn)選擇的基本原則為出發(fā)點： a．“基準(zhǔn)重合”原則。應(yīng)盡量選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。 b.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。應(yīng)選擇多個表面加工都能使用的表面作為基準(zhǔn)。 c.“互為基準(zhǔn)

13、”原則。當(dāng)兩個表面相互位置精度和其自身尺寸及形狀精度都要求很高時，可互為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工。 d.“自為基準(zhǔn)”原則。在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均勻，應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為基準(zhǔn)。 (2)、粗基準(zhǔn)選擇： a.如果必須保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。 b.應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 c.應(yīng)盡量選擇與加工表面的位置精度要求較高的非加工面為粗基準(zhǔn)。 d.選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡可能平整光潔，不能有飛邊。澆冒口及其他缺陷，以保證定位準(zhǔn)確可靠。. e.粗基準(zhǔn)一般只使用一次，不再重復(fù)使用。 精基面選擇：根據(jù)精基面的選擇原則。選擇精基面時，首先應(yīng)

14、考慮基準(zhǔn)重合問題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇φ18孔和端面作為精基準(zhǔn)。根據(jù)該工件的特點和加工要求，選擇φ18孔和端面作為精基面。4－M8、4－M6螺紋孔及其4－φ2小孔等主要尺寸以φ18孔和右端面作為精面。這樣才能實現(xiàn)位置的要求。對于φ80外圓與φ18內(nèi)孔有相互位置要求，加工時采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，達(dá)到技術(shù)要求。 粗基面選擇：為了加工出上述精基面，很顯然，應(yīng)以四邊和一個端面作為粗基面，鏜，半精鏜內(nèi)孔。 零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還需考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟方面的要求，在選擇時，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點及其經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特

15、點和技術(shù)要求，慎重決定。 該工件毛壞經(jīng)模鍛成型，根據(jù)表2-9得知孔已鍛出?！督饘偌庸すに嚰肮ぱb設(shè)計》黃如林主編。其各表面加工方法選擇如下： φ18內(nèi)孔粗鏜——精鏜； 各外圓表面粗車——精車； 4－M8、4－M6鉆——攻絲； 四側(cè)面銑側(cè)面。 (3)、零件各表面加工順序的確定： (3-1）加工階段的劃分：為達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，該端蓋的加工可分為如下三個加工階段： a.粗加工階段：車外圓，銑四邊，內(nèi)孔，環(huán)槽； b.半精加工階段：以精車后為主要精基準(zhǔn)，精車，外圓，端面8個φ2小孔； c.精加工階段：以端面和四邊定位，加工φ18內(nèi)孔。 對于精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很?。?/p>

16、以上，）的零件，還需要專門精度和減小表面粗糙度為主，一般不用糾正形狀精度和位置精度。 (3-2）加工工序的安排： a.機械加工順序的安排：根據(jù)機械加工順序安排時應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點，先安排四邊，端面，內(nèi)孔的加工。由于φ18內(nèi)孔是主要精基準(zhǔn)，又由于φ18內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，須以精加工后的四邊作為主要精基準(zhǔn)，車四邊，端面，然后加工出一個孔，最后加工出四個孔與環(huán)槽。 b.熱處理工序的安排：由于毛坯為模鍛件，在機械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次熱處理——調(diào)質(zhì)處理，以獲得均勻細(xì)致的回火索氏體，提高零件的綜合力學(xué)性能。 c.輔助工序安

17、排：檢驗工序：在熱處理工序后安排中間檢驗工序，最后安排終結(jié)檢驗工序。在終檢前應(yīng)安排清洗工序，最后將零件油封，入庫。 (3-3）工序的組合： 在確定加工順序后，根據(jù)該工件的生產(chǎn)規(guī)模以及工件的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)條件，為了盡可能地減少工件的安裝次數(shù)，在一次安裝中加工多個表面，以便于保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機床配以專用夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。 工序集中和分散各有特點，應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，技術(shù)要求，現(xiàn)場的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品的發(fā)展情況來綜合考慮。一般情況下，單件小批生產(chǎn)適于采用工序集中的原則。而大批量生產(chǎn)則可以集中，也可以分散。由于數(shù)控機床，加工中心，柔性制造系統(tǒng)等的發(fā)展，今后

18、發(fā)展趨向于采用工序集中且柔性較高的原則來組織生產(chǎn)。 零件端蓋由于是大批生產(chǎn)，又考慮到該零件結(jié)構(gòu)特點，選用通用機床配以夾具，這樣得到零件的工藝路線如下： 1）下料； 2）鍛造毛坯； 3)調(diào)質(zhì)處理； 4）粗銑四邊； 5）粗車大端端面，鉆孔孔及倒角； 6）粗車小端外圓，端面，鏜孔，環(huán)槽及倒角 7）鉆各小孔及各螺紋孔 8）鏜φ18內(nèi)孔； 10）清洗； 11）檢驗； 12）油封，入庫。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和工序卡片。 2.3.4確定加工余量 合理選擇加工余量對零件的加工質(zhì)量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大，則浪費材料及工時，增加機床和刀具的消耗；

19、余量過小，則不能去掉加工前存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。故應(yīng)在保證在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減少加工余量。確定工序加工余量的方法有以下三種： 1）分析計算法； 2）查表修正法； 3）經(jīng)驗估算法。 工藝路線確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)能達(dá)到的工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小，工序尺寸的標(biāo)注方法，基準(zhǔn)選擇中間工序安排等密切相關(guān)，是一項繁瑣的工作，但就其性質(zhì)和特點而言，一般可以歸納為以下兩大類： a.在工藝基準(zhǔn)不變的情況下，某表面本身各次加工工序尺寸的計算。對于這類簡單的工序尺寸，當(dāng)決定了各工序間余量和工序所能達(dá)到的加工精度

20、后，就可計算各工序的尺寸和公差。計算順序是從最后一道工序開紿，由后向前推。 b.基準(zhǔn)不重合時工序尺寸的計算。在零件的加工過程中，為了加工和檢驗方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合的情況。形狀較復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)，這時工藝尺寸的計算就比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進(jìn)行分析和計算，并對工序間余量進(jìn)行必要的驗算，以確定工序尺寸及其公差。 機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量，余量過大，增加機械加工勞動量，而且增加了材料。刀具能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理安排加工余量。 根據(jù)零件毛

21、坯條件：材料為45鋼，硬度為HRC30-45，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛模毛坯。 (1)本設(shè)計采用查表修正法和經(jīng)驗估計法相結(jié)合確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。 1)外圓表面加工余量 小端外圓長度5.5mm，加工表面公差等級為IT6-IT8，表面粗糙度Ra1.6，故鍛造時外徑加工余量按外圓查表得：精車，2Z=1.2；精車可以達(dá)到該公差等級，按照“入體原則”，粗車，2Z=5.8；毛坯，2Z=。 2）軸向長度方向加工余量，左、右端面及中間臺階面的加工。 余量查表得Z=，故毛坯總長為302mm，小端臺階長為9.52mm。 3）內(nèi)孔表面加工余量。工件內(nèi)孔和光孔。由于，加工

22、余量按內(nèi)孔查表得：精鏜內(nèi)孔80，2Z=8；鉆722，毛坯圖見1-2，其余各表面加工余量及工序尺寸詳見工序卡片。 (2)確定各工序所用機床及工藝裝備： 零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由使用的機床所決定的。在設(shè)計工藝規(guī)程時，主要是選擇機床的種類和型號。選擇時參考有關(guān)手冊，產(chǎn)品樣本。選擇工藝裝備即選擇夾具、刀具、量具等，在選擇時應(yīng)考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)；產(chǎn)品的通用化程度及產(chǎn)品的壽命周期；現(xiàn)由設(shè)備、工藝規(guī)程的特點等情況。 由于該工件生產(chǎn)規(guī)模為大批生產(chǎn)，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，選用通用機床余專用夾具較為合適。具體的選擇如下： 1）粗車各檔外圓、端面，鏜孔及倒角。選

23、用CA6140普通車床。夾具：四爪卡盤。 2）精車80mm右端面。選用CA6140普通車床。 3）精車左端面及mm。選用CA6140普通車床。夾具：四爪卡盤。 4）鉆M6,M8孔。選用Z525。夾具：專用夾具。 5）鉆2mm孔。選用Z525。夾具：專用夾具。 6）銑四側(cè)面。選用X6022。夾具：專用夾具。 7）鏜18mm孔。選用T618。夾具：專用夾具。 另外刀具的選擇主要取決于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用機床性能，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求檢驗的精度來選擇。其選擇的型號詳見工序卡片。 2.2.5切削用量及工時定額的確定 切削用量應(yīng)在機床、刀

24、具、加工余量等確定以后，綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率、刀具壽命等因素正確選擇。 選擇切削用量的基本原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量（即切削深度），其次要根據(jù)機床動力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的規(guī)定等，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后利用切削用量手冊選取或用公式計算確定最佳切削速度v。 a. 估算工時定額：=++=+++ ——單件時間； ——作業(yè)時間； ——布置工作地時間； ——休息與生理需要時間； ——輔助時間； ——基本時間。 b. 準(zhǔn)備與終結(jié)時間。 c. 單件計算時間=++++。 其具體計算過程如下： （1） 加工條件： 工件材料：45鋼正火，=0

25、.35GPa,模鍛。 加工要求：車端面30mm,Ra3.2；粗車外圓80mm，mm。Ra分別為3.2，1.6。機床：CA6140普通車床 刀具：端面車刀，刀具材料YT15，刀桿尺寸1625， =90，=15，=12，=0.5mm；刀具材料：W18Cr4v。 （2） 計算切削用量： 1)粗車端面時，根據(jù)加工余量Z=，取Z=3，即=3mm，走刀量f=0.4（表3-13）； 計算切削速度（表3-18），耐用度t=45min， m/sm/s 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 按機床選取=11.7(700)(表4-3) 所以實際切削速度v=2.57（154.4） 切削I時： ,=2mm,=0

26、,=5mm(試切長度) 2)粗車外圓: a.切削深度：單邊余量Z=2.8mm可一次切除。 b.進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸、工件直徑及規(guī)定的切除深度。從中選用f=0.6。 c.計算切削速度 d. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 按機床選取=11.7(700) 所以實際切削速度 e. 切削I時： 切入長度=4mm，切出長度=0，試切長度=5mm 3）鉆螺紋M8，M6 攻M61.5的螺紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細(xì)柄機用絲錐（） 進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 絲錐回

27、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 攻4－M6螺紋 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 總工時為：t=2++=3.75min 加工4－M8底孔 孔的直徑為8mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ7，選用Φ7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細(xì)柄機用絲錐攻螺紋。 進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39，取 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表

28、2.4-41，取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 攻M81.5的螺紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細(xì)柄機用絲錐（） 進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： ，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 攻M8螺紋的工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 4）鉆孔8－2mm： 按機床選取=40(

29、3600) 所以實際切削速度 切削I時： 切入=10mm，切出=2mm,=13.5mm, 5）鏜孔18mm 取刀桿直徑D=15mm，刀桿伸出量125mm， 加工余量，一次可切除完畢。 選用90硬質(zhì)合金YT5鏜刀,f=0.21（表3-15） （表3-19及手冊P102“鏜孔切削用量”） 按機床選取=23(1380) 所以實際切削速度: 切削I時： =13.5,=2mm 第三章專用夾具設(shè)計 3.1鉆4－M6底孔夾具設(shè)計 圖1-1所示為端蓋零件圖，生產(chǎn)規(guī)模為大批量生產(chǎn)，零件的某些尺寸已經(jīng)在前工序按要求加工完畢，本道工序要求在Z525立式鉆床上加

30、工M6螺紋底孔，需要設(shè)計一專用鉆床夾具以便滿足零件圖上的各項精度要求。 （1）零件的加工工藝分析： 零件對M6螺紋底孔的要求如下： a.四個孔需要均布排列； b.四孔的中心線在460.1圓上； c.孔的表面粗糙度Ra為3.2； 加工面的凸臺面積較小，故需要專用夾具，又由于上下端面均已經(jīng)加工完畢，所以精基準(zhǔn)選上下端面，側(cè)面或者中心孔。 （2）定位加緊方案的確定及論證： 根據(jù)工序加工要求分析，工件定位時只需限制六個自由度，沿法蘭方向的轉(zhuǎn)動自由度也必須予以限制?，F(xiàn)在有三種定位夾緊方案可供選擇。三種夾緊定位方案簡圖如下： 方案1： 圖3-1限制3個自由度夾具定位方案 方案2

31、 圖3-2限制4個自由度夾具定位方案 方案3： 圖3-3定位銷夾具定位方案 A工件以右端面為第一定位基準(zhǔn)，限制3個自由度，可知法蘭右端臺階較小，相當(dāng)于短圓柱銷。其中右端面作為基準(zhǔn)，限制的自由度為，和短圓柱銷限制和，共有X，Y，和四個自由度受到限制，V形塊限制和Z，這樣便可以保證孔的正確位置。 根據(jù)主要夾緊力由V形塊和削邊銷提供，當(dāng)削邊銷發(fā)生磨損后，主要加緊力由V形塊提供，由于是側(cè)面提供夾緊力，故需要對V形塊施加較大的力。為使工件穩(wěn)定，防止產(chǎn)生共振現(xiàn)象等不穩(wěn)定現(xiàn)象，可以進(jìn)行自定位支承，在鉆削過程中，容易產(chǎn)生較大的軸向力，下面設(shè)一輔助支承，以減少工件產(chǎn)生變形，圖3-1為該定位夾緊方

32、案的圖示。 B工件以右端面為第一定位基準(zhǔn)，分別限制了4個自由度，其小平面和長圓柱銷供限制里個自由度即，X，，Y和。又由于短V形塊限制了Z，故6個自由度全部被限制。 根據(jù)主要夾緊力由短V形塊提供，且V形塊的面積和法蘭的接觸面積較小，故需提供較大的預(yù)緊力。為確定加工過程中工件的加工穩(wěn)定性，需設(shè)置輔助支承；為防止過定位情況的出現(xiàn)，可以采用自位支承。3-2為該定位夾緊方案示意圖，但此方案需將加工路線中車螺紋放到了后面。 C由于該工件的形狀和結(jié)構(gòu)特點，該定位基準(zhǔn)仍采用右端面，該端面屬于大平面與法蘭的右端面接觸，分別限制了，X和Y三個方向上自由度。又兩定位銷限制了，Z和三個方向上自由度，這樣保證零件

33、的定位可靠。 根據(jù)主要夾緊力作用于定為基準(zhǔn)面的原則，主要夾緊力由壓柱塊和墊塊來提供，其中墊塊上的受力較大，又由于鉆孔處的的零件較薄弱，為防止工件過大變形右端面與鉆模板接解面積較大，起到防止變形作用。 比較上述的三種方案，可以看出它們的優(yōu)缺點。三種方案都可以滿足定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)相重合的原則，這是它們的主要優(yōu)點。方案一和方案二分別在中心軸線處采用了削邊銷和長圓柱銷，均出現(xiàn)了局部過定位現(xiàn)象，但還是可以滿足加工要求的，但需要加上自位支承，增加了專用夾具的復(fù)雜性。前兩種方案中的V形塊都需要提供較大的夾緊力，而方案三的夾緊力由開口墊圈和V形塊分擔(dān)，且有輔助支承存在，沒出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，也不需要提供自定

34、位支承來解除過定位的自由度，且方案三結(jié)構(gòu)緊湊操作方便，定位誤差較小，并且可以滿足加工精度的要求。根據(jù)孔的位置要求，該夾具上安裝有分度裝置，從而提高了生產(chǎn)效率，使一次安裝能同時加工出四個孔.。 (3)定位誤差分析： 首先，在對夾具進(jìn)行定位誤差分析之前，對已經(jīng)選定的方案工作原理做一下說明： 該夾具用于立式鉆床，鉆削法蘭上四個孔。工件以端面，中心孔與另一個小孔，達(dá)到一面兩孔定位。轉(zhuǎn)動手柄10，在壓柱作用下使墊塊向上運動，起到向上夾緊定位作用，將工件壓緊。當(dāng)一個孔鉆好后，拉動底座并旋轉(zhuǎn)，使壓柱壓昆工件再向下轉(zhuǎn)動手柄5，轉(zhuǎn)動夾具體至相應(yīng)位置時，，鉆削另一個孔。其余各孔按同樣的方法依次加工。了解了該

35、專用夾具的工作原理之后，將對此夾具在使用過程中的定位誤差做如下分析: 1.四個孔均不排列： 該誤差主要存在于分度裝置的精度問題，在加工完畢一個孔后，需轉(zhuǎn)動夾具體45的角度來加工下一個孔，定位夾緊后，通過鉆頭產(chǎn)生的軸向力會使工件發(fā)生傾斜現(xiàn)象，即便有輔助支承的存在，而輔助支承產(chǎn)生的外力很小，本身就會使工件產(chǎn)生傾斜，故需要在設(shè)置輔助支承時應(yīng)注意到這一方面，對均布的5mm的四個孔有很重要的意義。 2.兩孔距離： 為保證兩孔中心距，需要可靠的夾緊力，開口墊圈上的夾緊力應(yīng)足夠大，以防止工件產(chǎn)生傾斜或加工過程中的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由于加工的公差較大，在夾具制造過程中應(yīng)稍加注意，將會消除這方面的問題，將產(chǎn)生的

36、誤差為，其夾角為，鉆孔平面的尺寸為φ46mm，具體參照圖3-3。定位誤差為： = = =0.034 由于=0.034<0.05，故可以滿足其加工精度。 3.孔表面粗糙度Ra3.2： 由于鉆孔的公差等級能達(dá)到IT12-IT11，其中Ra值為Ra25~Ra12.5，故鉆孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到Ra3.2，故需進(jìn)一步采用鉸孔，而該孔又是一個螺紋孔，需要在鉸孔后進(jìn)行攻絲。定位方案仍為帶凸緣的夾具定位，進(jìn)行鉸孔后便能滿足要求。 3.2銑側(cè)面夾具設(shè)計 由連桿工作圖可知，工件材料為45，為大比量生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，需設(shè)計一套銑平面夾具，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀。 夾具的問題注意 本夾具主要作來銑

37、四側(cè)面，主要是為是了保證四側(cè)面相互位置度要求，并為下道工序提供精基準(zhǔn)需要。由于本工序是粗加工，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，低勞動強度。 1)定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，端蓋的四側(cè)面都為粗加工,兩端面都沒有加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按互為基準(zhǔn)原則,選擇另一側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。 2)夾緊方案 由于零件小，所以采用螺旋夾緊機構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3)夾具體設(shè)計 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖3-4所示： 圖3-4夾具體設(shè)計 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4)切削

38、力及夾緊力的計算 切削力的計算：，由《組合機床》（表7-24）得： P===1902.538N 夾緊力的計算：由《機床夾具設(shè)計手冊》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 定位誤差的計算:由加工工序知，加工面為連桿的剖分面。剖分面對連接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差0.08）；對連桿體小頭孔有中心距1900.1要求；對剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基準(zhǔn)：連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其設(shè)計計算如下：

39、 （1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸為190.30.010。 （2）確定定位銷尺寸及公差 本夾具的主要定位元件為一固定銷，結(jié)構(gòu)簡單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ19.8。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即為Φ19.8。 （3）小孔的確定 考慮到配合間隙對加工要求中心距1900.1影響很大，應(yīng)選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為Φ19.8。 5)定位誤差分析 ①對于連桿體剖分面中心距

40、1900.1的要求，以Φ19.8的中心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： ΔDw=δD+δd+Δmin =0.033+0.012+0 =0.045mm ΔDw－－剖分面的定位誤差 δD――工件孔的直徑公差 δd――定位銷的直徑公差 Δmin――孔和銷的最小保證間隙 此項中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 ②連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準(zhǔn)）為加工面的工序基準(zhǔn)，同時亦為第一定位基準(zhǔn)，對加工剖分面來說，它與工序基準(zhǔn)的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于基

41、準(zhǔn)在夾具中位置。因為工序基準(zhǔn)同時為定位基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)重合，沒有基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)位置誤差為零。所以對加工剖分面來說，定位誤差為零。即當(dāng)基準(zhǔn)重合時，造成加工表面定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)位置誤差。 結(jié)論 本文通過分析加工工藝的要求和端蓋加工的特點，給出了端蓋加工的工藝路線和數(shù)控加工工序的劃分，對某些關(guān)鍵工步的加工方法進(jìn)行了研究，同時基于MasterCAM平臺，端蓋主要工序的夾具設(shè)計、刀具的選取、加工工藝和數(shù)控編程等方面進(jìn)行了研究，獲得以下結(jié)果： (1)課題主要分析了端蓋加工工藝規(guī)程及專用夾具的設(shè)計。分析了其各面和孔的加工方法及切屑余量等參數(shù)，制定了三條加工工藝路線，并從中選取了最

42、為合理的一條，該路線計算出時間定額，選取適合的機床和刀具制作相應(yīng)的工序過程卡片。根據(jù)數(shù)控加工工藝設(shè)計的內(nèi)容，進(jìn)行端蓋的工藝分析，給出了氣缸蓋的加工工藝路線、工序、工步的劃分、定位夾緊和定位誤差分析以及所選用的加工設(shè)備、刀具和加工方法的選擇。 (3)通過對端蓋加工工藝要求的分析，制定了該加工過程的加工工步，其中也針對端蓋精糛中間大孔這道工序設(shè)計了夾具。繪制出機床聯(lián)系尺寸圖表達(dá)夾具與機床相對位置關(guān)系，繪制加工示意圖表達(dá)工件定位及鏜桿的選擇，最后對夾具的定位，夾緊力大小完成整個夾具裝配圖，并對其中典型零件進(jìn)行拆畫，實現(xiàn)了對端蓋的加工。 (4)隨著計算機數(shù)控(CNC)機床，特別是加工中心的發(fā)展，為

43、工序集中創(chuàng)造了條件。在加工中心上，一次裝夾可以加工以前要多臺設(shè)備、多道工序才能加工完成的內(nèi)容，有時甚至一次裝夾就可以完成全部加工內(nèi)容，加工出合格的產(chǎn)品。數(shù)控加工工藝是指在CNC機床上加工零件的工藝，它與普通機床的零件加工工藝最大不同之處，在于加工順序、刀具路徑、切削參數(shù)等規(guī)定的特別詳細(xì)，更有利于機械行業(yè)的發(fā)展。 致謝 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)期間最重要的一個環(huán)節(jié)，它不但是對大學(xué)所學(xué)知識的系統(tǒng)總結(jié)，而且為我們走向工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計中，我受益非且，第一，對機械設(shè)計有了更加全面的鞏固和加深；第二：在設(shè)計中提高了我的耐心和細(xì)心；第三：通過這次設(shè)計提高了我的自

44、學(xué)能力，并積累了豐富的設(shè)計創(chuàng)新經(jīng)驗；這些都為我今后在公司搞設(shè)計提供了必備的客觀條件。 在此我衷心感謝我的指導(dǎo)老師徐偉老師。本設(shè)計的完成離不開徐老師的精心指導(dǎo)和全力支持，他以豐富的經(jīng)驗和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對我的畢業(yè)設(shè)計提出了很多寶貴意見，對不足之處也給予了指正，尤其是在一些細(xì)節(jié)問題上。這些意見和幫助對我的設(shè)計和繪圖的完成起到了關(guān)鍵性的作用。在每次的答疑時間里，徐老師都會給我們的設(shè)計提出新的要求和建議，并幫助我們查閱一些相關(guān)資料，確保了我們設(shè)計的進(jìn)度和質(zhì)量，在此，特別感謝褚老師給予我的幫助。再次表示誠摯的謝意和敬意！也感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對我的嚴(yán)格要求，給我了一個這么好的學(xué)習(xí)機會，使我又學(xué)到了很多知識。

45、 參考文獻(xiàn) [1]龐懷玉.機械制造工程學(xué)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998. [2]王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. [3]吳宗澤主編.機械設(shè)計師手冊（上、下冊）[M].北京:機械工業(yè)出版社，2002. [4]李益民主編，機械制造工藝簡明手，北京：機械工業(yè)出版社1994.7 [5]王先逵主編，機械加工工藝手冊加工技術(shù)卷北京：機械工業(yè)出版社，2006.12 [6]崇凱.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [7]胡農(nóng).車工技師手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004 [8]曾慶福.機械制造工藝學(xué)[M].清華大學(xué)出版社，1989 [9]天津電儀職大.自動生產(chǎn)線技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995. [10]李慶余主編.機械制造裝備設(shè)計[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2004. [11]龔定安,蔡建國編著.機床主軸箱設(shè)計原理[M].西安：1999. [12]楊可楨．程光蘊.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].第四版，北京：高等教育出版社，2004. [13]李慶余．張佳等主編.機械制造裝備設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社,2007. [14]劉朝儒.彭福蔭，高政．機械制圖[M]．北京：高等教育出版社，2001. 27