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本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 I 頁 共 Ⅱ 頁 目 錄 1 引言 .........................................................1 1.1 其主要目的 .................................................1 1.2 基本任務與要求 .............................................1 2 加工的零件 ...................................................3 3 生產綱領的計算 ...............................................4 3.1 生產綱領 ...................................................4 3.2 生產節(jié)拍 ...................................................4 3.3 生產類型 ...................................................4 4 零件的工藝性分析 .............................................6 4.1 加工大面 ...................................................6 4.2 加工結合面及其孔 ...........................................6 4.3 左蓋結合面 .................................................7 4.4 銑缸體結合面 ...............................................7 4.5 鉆機油孔 ...................................................7 4.6 鉆攻 2-M6...................................................8 5 工藝規(guī)程的設計 ...............................................9 5.1 工藝規(guī)程的設計原則 .........................................9 5.2 機械加工工藝規(guī)程設計的內容及步驟 ...........................9 5.3 機械加工工藝規(guī)程 ..........................................10 6 毛坯的選擇 ..................................................12 6.1 毛坯材料的種類 ............................................12 6.2 確定毛坯時應考慮到因素 ....................................12 6.3 毛坯的確定依據 ............................................13 7 基準面的選擇 ................................................14 7.1 基準的概念 ................................................14 7.2 基準的分類 ................................................14 7.3 基準問題的分析 ............................................15 7.4 精基準的選擇 ..............................................15 7.5 粗基準的選擇 ..............................................16 8 制訂工藝路線 ................................................17 8.1 工藝路線方案一 ............................................17 8.2 工藝路線方案二 ............................................17 8.3 工藝方案的比較與分析 ......................................17 9 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ......................19 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 II 頁 共 Ⅱ 頁 10 確定切削用量及基本工時 .....................................20 11 夾具設計 ...................................................28 11.1 夾具的作用 ...............................................28 11.2 按夾具的通用特性分 .......................................28 11.3 夾具設計分析 .............................................29 11.4 夾具裝配圖 ...............................................31 11.5 夾具設計及操作的簡要說明 .................................31 結束語 .........................................................32 致謝 ...........................................................34 參考文獻 .......................................................35 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 頁 共 35 頁 1 引言 畢業(yè)設計是我們對自己在這大學時間里所學專業(yè)知識的一次強有力的檢驗。 在做畢業(yè)設計過程中，我們對機械制造工藝學有了更加深刻的理解與運用。使 我們理論聯(lián)系實際，從理性認識到綜合運用的一次完美的過渡，我們應該好好 把握這次機會，展現(xiàn)自己的能力，拓展自己的專業(yè)知識水平，從而更快地適應 我們的專業(yè)在社會領域中的運用。為自己的未來打下堅實的基礎。 1.1 其主要目的 培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程問題的獨立能力，拓寬和深化 所學的知識。 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計思維，掌握工程設計的一般程序，規(guī) 范和方法。 培養(yǎng)學生正確的使用技術知識，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進 行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力和技巧。 培養(yǎng)學生進行調整研究，面向實際，面向生產，向工人和工程技術人員學 習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 1.2 基本任務與要求 1.2.1 原始數據 (1) 工件材質：ADC12。 (2) 加工要求如圖 1.1 所示。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 2 頁 共 35 頁 3 圖 1.1 發(fā)動機左箱體 1.2.2 設計要求 （1） 生產綱領：單班制年產 2 萬臺。 （2） 夾具設計須定位準確，夾緊可靠。 1.2.3 工作任務 （1） 查閱資料 15 篇以上，翻譯外文資料不少于 3000 漢字，撰寫文獻綜 述和開題報告。 （2） 完成機械加工工序卡設計。 （3） 繪制夾具裝配圖 1 份（0 號圖紙） ；合計不少于 4 張（圖紙須用計算 機繪制） 。 （4） 撰寫設計計算說明書不少于1.5萬字。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁 共 35 頁 2 加工的零件 摩托車發(fā)動機，其標定功率一般在 30kw 以下。它主要作為摩托車的主要動 力來源。由于 LH180MQ 發(fā)動機體積大、使用方便．所以在摩托車發(fā)動機中占有 重要位置,LH180MQ 發(fā)動機是當前摩托車工業(yè)發(fā)展的主要機型之一 [1]。 箱體類零件是機器及其部件的基礎件。箱體類零件一般起著支承、容納、 定位和密封等作用。它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定 的相互位置關系裝配成一個整體， 并按預定的傳動關系協(xié)調運動，起著支承、 容納、定位和密封等作用 [2]。 3 生產綱領的計算 3.1 生產綱領 單班制年產 2 萬臺,箱體設備品率為 17%，機械加工廢品率為 0.5%,稍后制 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁 共 35 頁 定該零件的機械加工工藝流程。 生產綱領 N N=Qn(1+a%+b%) =20000×(1+17%+0.5%) =23500(件/年) 3.2 生產節(jié)拍 生產節(jié)拍=22 天×8 小時×60 分×單雙班×90%╱綱領=22 天×8 小時×60 分×單雙班×90%/23500=0.41 分鐘 3.3 生產類型 生產綱領對工廠的生產過程和生產組織有著決定性的作用，包括覺得各工 作點的專業(yè)化程度，加工方法，加工工藝設備和工裝等。同一種產品，生產綱 領不同也會有完全不同的生產過程和專業(yè)化程度，即有著完全不同的生產組織 類型。 根據生產專業(yè)化程度的不同，生產組織類型可分為單件生產，成批生產， 和大量生產三種，其中成批生產可分為大批生產，中批生產和小批生產，下表 3.1 是各種生產組織管理類型的劃分，從工藝特點上看單件生產與小批生產相 近，大批生產和大量生產相近，因此在生產中一般按單件小批，中批，大批大 量生產來劃分生產類型，這三種類型有著各自的工藝特點 [3]。 生產類型 零件年生產綱領（件/年） 重型機械 中型機械 輕型機械 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁 共 35 頁 表 3.1 各種生產類型的規(guī)范 所以綜上所說，根據生產類型和生產綱領的關系，可以確定該產品的生產 類型為大批量生產。 4 零件的工藝性分析 單件生產 ≤5 ≤20 ≤100 小批生產 ＞5～100 ＞20～200 ＞100～500 中批生產 ＞100～300 ＞200～500 ＞500～5000 大批生產 ＞300～1000 ＞500～5000 ＞5000～30000 大量生產 ＞1000 ＞5000 ＞50000 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 共 35 頁 LH180MQ 左箱體有幾組加工面以及加工孔，現(xiàn)分述如下： 4.1 加工大面 銑左蓋結合面,保證尺寸 90， （88） ，粗糙度為 3.2um。 4.2 加工結合面及其孔 粗精銑變速箱蓋結合面,保證尺寸 41+0.05 ，銑? 28 端面尺寸 41.5+0.05, 粗糙度為 1.6um。 (1) 孔加工 粗精鏜 12#孔?42 -0.1742，深 61+0.05； (2) 精鏜 23#階梯孔?50/?52 -.，深 71+0.05 及 56； (3) 銑 21#孔端面?24,尺寸 19 ,粗糙度為 3.2um； (4) 粗精鏜 22#孔?28 35，深 58（粗鏜同 13#孔） ； (5) 粗精鏜 13#孔?28 +0.12 ，通； (6) 粗精鏜 14#孔?20 ，通； (7) 粗精鏜 18#孔?38 .39 0，深 60,粗糙度為 1.6um； (8) 粗精鏜 17#孔?18 +27，深 13。粗糙度為 1.6um； (9) 12#13#14#18#22#23#孔口倒角 1X45 度； (10) 鉆 16#孔?13，通； (11) 鉆 15#孔?16，深 29； (12) 銑鉸銷孔（1#、2#）孔 2-?10+0.15 ，深 9。銑鉸 18#孔?10 +0.2 通,粗 糙度為 0.8um； (13) 孔口倒角 1×45 度； (14) 鉆1-11#、17#螺紋底孔及19#、20#孔?5,其中 4、5、7、8、17、19、20#通,3、6、9、10#深18，1、2#深28，11#尺寸24.5； (15) 攻1-11#、17#螺紋M6-7H,其中4、5、7、8、17#通3、6、9、10#； 深15，1、2#深25，11#尺寸21.5； (16) 鉆21#、24-29#螺紋底孔?6.7,其中26-29#通24、25#-深35，21#深 23； (17) 攻21#、24-29#螺紋M8-7H,其中26-29#通24、25#-深32，21#深20。 4.3 左蓋結合面 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 共 35 頁 (1) 粗精箱體結合面,保證尺寸121+0.05； (2) 粗精鏜軸承孔?80 0.19 ，深51+0.05； (3) 軸承孔口倒角1×45度； (4) 粗精鏜油封?45 25，通； (5) 鉆12#孔?9.5，通； (6) 透1#、2#、5-11#孔?7，通； (7) 鏜環(huán)槽?180.5×?175,深4.5； (8) 銑鉸銷孔（1#、2#）孔2-?10 +0.15 ，深9。 4.4 銑缸體結合面 (1) 粗精銑缸體結合面,保證尺寸83+0.05； (2) 鏜缸體孔?89，通（允許光不出） ； (3) 缸體孔口倒角1×45度； (4) 鉆螺紋底孔2-?5,深17； (5) 攻螺紋2-M6-7H,深14； (6) 鉆螺紋底孔2-?6.7,深30； (7) 攻螺紋2-M8-7H,其中深25； (8) 銑鉸銷孔2-?10 +0.15 ，深6； (9) 螺孔及銷孔口倒角1×45度。 4.5 鉆機油孔 (1) 鉆螺紋底孔?12.5,孔口倒角90度。锪平面?19.5×1.5。 (2) 攻螺紋M14×1.5-7H,通； (3) 鉆孔?7.9,通； (4) 鉸孔?8 +0.2 ，通； (5) 孔口倒角1×45度； (6) 鉆油道孔?6.8通； (7) 鉸孔?7 +00.022 ，深7； (8) 鉆通氣孔?5通； (9) 孔口倒角1×45度。 4.6 鉆攻2-M6 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 共 35 頁 (1) 鉆加螺紋底孔2-?5深18； (2) 攻絲2-M6深15； (3) 孔口倒角1×45度。 5 工藝規(guī)程的設計 (1) 產品裝配圖、零件圖； (2) 產品驗收質量標準； (3) 產品的年生產綱領； (4) 毛坯材料與毛坯生產條件； (5) 制造廠的生產條件（包括機床設備和工藝裝備的規(guī)格、性能和現(xiàn)在的 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 共 35 頁 技術狀態(tài)，工人的技術水平，工廠自制工藝裝備的能力以及工廠供電、供氣的 能力等有關資料） ； (6) 工藝規(guī)程設計、工藝裝備設計所用設計手冊和有關標準； (7) 國內外先進制造技術資料等。 5.1 工藝規(guī)程的設計原則 （1） 必須可靠保證零件圖紙上所有技術要求的實現(xiàn)：即保證質量，并要 提高工作效率； （2） 保證經濟上的合理性：即要成本低，消耗要??； （3） 保證良好的安全工作條件：盡量減輕工人的勞動強度，保障生產安 全，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； （4） 要從本廠實際出發(fā)：所制訂的工藝規(guī)程應立足于本企業(yè)實際條件， 并具有先進性，盡量采用新工藝、新技術、新材料。 （5） 所制訂的工藝規(guī)程隨著實踐的檢驗和工藝技術的發(fā)展與設備的更新， 應能不斷地修訂完善。 5.2 機械加工工藝規(guī)程設計的內容及步驟 (1) 分析零件圖和產品裝配圖； (2) 對零件圖和裝配圖進行工藝審查； (3) 由零件生產綱領確定零件生產類型； (4) 確定毛坯種類； (5) 擬定零件加工工藝路線； (6) 確定各工序所用機床設備和工藝裝備(含刀具、夾具、量具、輔具等)。 (7) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差； (8) 確定各工序的技術要求及檢驗方法； (9) 確定各工序的切削用量和工時定額； (10) 編制工藝文件。 5.3 機械加工工藝規(guī)程 5.3.1 工藝規(guī)程定義 工藝規(guī)程定義：規(guī)定產品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 共 35 頁 稱為工藝規(guī)程。其中，規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱 為機械加工工藝規(guī)程。 它是在具體的生產條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按 規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產的。工藝規(guī)程中包括各個 工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術要求，工藝設備及工藝措施，切削用 量及工時定額等內容。 5.3.2 工藝規(guī)程的作用 經審定批準的工藝規(guī)程是工廠生產活動中要害性的指導文件，它的主要作用有 以下幾方面： (1) 是指導生產的主要技術文件 生產工人必須嚴格按照工藝規(guī)程進行生產，檢驗人員必須按照工藝規(guī)程的 要求進行檢驗，一切有關于生產人員都須嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程，不容擅自更改， 這是嚴厲的工藝紀律。否則，可能造成廢品，或產品質量及生產效率下降，甚 至會引起整個生產過程的混亂。 但是，工藝規(guī)程也不是一成不變的，隨著科學技術的發(fā)展和工藝水平的提 高，今天合理的工藝規(guī)程，明天也可能落后。因此，要注重及時把廣大工人和 技術人員的創(chuàng)造發(fā)明和技術革新成果吸收到工藝規(guī)程中來，同時，還要不斷吸 收國內外業(yè)已成熟的先進技術。為此，工廠除定期進行“工藝整頓” ，修改工藝 文件外，經過一定的審批手續(xù)，經過一定的審批手續(xù)，也可臨時對工藝文件進 行修改，使之更加完善。 (2) 是生產組織治理和生產預備工作的依據 生產計劃和制訂，產品投產前原材料和毛壞的供給，工藝裝備的設計、制 造與采購，機床負荷的調整，作業(yè)計劃的編排，勞動力的組織，工時定額的制 訂以及成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據的。 (3) 是新設計和擴建工廠（車間）時，生產所需要的設備的種類和數量、 機床的布置、車間的面積、生產工人的工種、等組長和數量以及輔助部門的安 排等，都是以工藝規(guī)程為基礎，根據生產類型來確定的。 除此之外，先進的工藝規(guī)程起著推廣和交流先進經驗的作用，典型工藝規(guī) 程可指導同類產品的生產。 5.3.3 工藝規(guī)程的格式 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 共 35 頁 為了適應工業(yè)發(fā)展的需要，加強科學管理和便于交流，原機械電子工業(yè)部 還制訂了指導性技術文件 JB/Z187.3—88《工藝規(guī)程格式》 ，要求各機械制造廠 按統(tǒng)一規(guī)定的格式填寫。按照規(guī)定，屬于 機械加工工藝規(guī)程的有： (1) 機械加工工藝過程卡片。 (2) 機械加工工序卡片。 (3) 標準零件或典型零件工藝過程卡片。 (4) 單軸自動車床調整卡片。 (5) 多軸自動車床調整卡片。 (6) 機械加工工序操作指導卡片。 (7) 檢驗卡片等。 最常用的是：機械加工工藝過程卡片和 機械加工工序卡片。 6 毛坯的選擇 6.1 毛坯材料的種類 毛坯的種類主要有碳鋼、合金鋼、不銹鋼與耐熱鋼、鑄鐵與黃銅、青銅、 鋁合金；在選擇毛坯的制造方法時，首先考慮材料的工藝特性，如鑄鐵不能鍛 造，這類材料只能選擇鑄造；高碳鋼的鑄造性和焊接性都較差，一般都采用鍛 造。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 共 35 頁 6.2 確定毛坯時應考慮到因素 在確定毛坯時應考慮以下因素： 零件的材料及其力學性能 當零件的材料選定以后，毛坯的類型及大體確 定了。例如，材料為鑄鐵的零件，自然應選擇鑄造毛坯；而對于重要的鋼質零 件，力學性能要求高時，可選擇鍛造毛坯。 零件的結構和尺寸 形狀復雜的毛坯常采用鑄件，但對于形狀復雜的薄壁 件，一般不能采用砂型鑄造；對于一般用途的階梯軸，如果各段直接相差不大， 力學性能要求不高時，可選擇棒料做毛坯，倘若各段直徑相差較大，為了節(jié)省 材料，應選擇鍛件。 生產類型 當零件的生產批量較大時，應采用精度和生產率都比較高的毛 坯制造方法，這時毛坯制造增加的費用可由材料費減少的費用以及機械加工減 少的費用來補償。 現(xiàn)有生產條件 選擇毛坯類型時，要結合本企業(yè)的具體生產條件，如現(xiàn)場 毛坯制造的實際水平和能力，外協(xié)的可靠性等。 充分考慮利用新技術、新工藝和新材料的可靠性 為了節(jié)約材料和能源， 減少機械加工余量，提高經濟效益，只要有可能，就必須盡量采用精密鍛造， 精密鑄造，冷擠壓。粉末冶金和工程塑料等新工藝，新技術和新材料 [4]。 確定毛坯時的幾項工藝措施 實現(xiàn)少切削，無切削加工，是現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢。但是，由于 毛坯制造技術的限制，加之現(xiàn)代機器對精度和表面質量的要求越來越高，為了 保證機械加工能達到質量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯 時，由于一些零件形狀特殊，安裝和加工不大方便，必須采取一定的工藝措施 才能進行機械加工。 6.3 毛坯的確定依據 零件材料為 ADC12（鋁合金） ，考慮到零件的結構和尺寸形狀復雜，現(xiàn)有生 產條件，所以選用鑄件。其余相當數目的尺寸要在毛坯制造時保證，而且精度 很高，同時該零件年產 20000 臺，已達到大批生產的水平，應采用精度和生產 率都比較高的毛坯制造方法，這時毛坯制造增加的費用可由材料費減少的費用 以及機械加工減少的費用來補償。而且零件是形狀復雜的薄壁件，一般不能采 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 共 35 頁 用砂型鑄造，所以采用壓鑄模鑄造，又考慮到零件具有耐高溫、強度高、靜載 荷、質量輕、風量大、風速高、振動小、噪音低、操作舒適、省力等特點，故 選用原材料為鑄鋁合金，以提高加工效率和零件的壽命，保證加工精度，降低 成本。 7 基準面的選擇 7.1 基準的概念 基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基準選擇的正確與合理，可 以使加工質量得到保證，生產效率得以提高，否則，加工工藝規(guī)程中會問題百 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 共 35 頁 出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 粗基準的選擇，對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理， 按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面 作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則可能與加工表面要求相對應位 置精度較高的不加工表面作為粗基準） ，分析箱體零件的粗基準的選擇，曲軸箱 主要是通過鉆，且結構復雜，所以只能以箱壁作為粗基準。 精基準的選擇，主要考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合 時，應該進行尺寸換算。在曲軸箱零件的加工過程中設計基準和工序基準是重 合的，以箱壁作為粗基準，粗精車大面，然后確定大面為精基準，軸承孔定位， 這樣可達到完全定位及夾緊的目的，保證六個自由度，來加工其它的面和孔， 這樣面、孔的位置度要求也能達到設計要求，同時精度都會逐漸得到提高。同 時也為下面即將進行的夾具設計打下良好的基礎，保證夾具設計的順利進行。 以大面為精基準，且在進行加工前，其表面粗糙度已達到要求，因此此后 的加工者都會比較精確 [5]。 7.2 基準的分類 基準是指確定零件上某些點，線，面位置時所依據的那些點、線、面，或 者說是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。 按其作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。 設計基準是指零件設計圖上用來確定其他點，線，面位置關系所采用的基 準。 工藝基準是指在加工或裝配過程中所使用的基準。工藝基準根據其使用場 合的不同，又可分為工序基準，定位基準，測量基準和裝配基準四種。 工序基準 在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸，形狀， 位置的基準，及工序圖上的基準。 定位基準 在加工時用作定位點基準。它是工件上與夾具定位元件直接接 觸的點，線，面。 測量基準 在測量零件已加工表面的尺寸和位置時所采用的基準。 裝配基準 裝配時用來確定零部件在產品中的相對位置所采用的基準 [6]。 7.3 基準問題的分析 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 共 35 頁 7.3.1 分析基準時，必須注意以下幾點 基準是制訂工藝的依據，必須是客觀存在的。當作為基準的是輪廓要素， 如平面，圓柱面等時，容易直接接觸到，也比較直觀。但是有些作為基準的是 中心要素，如圓心，球心，對稱軸線等時，則無法觸及，然而它們卻也是客觀 存在的。 當作為基準的要素無法觸及時，通常由某些具體的表面來體現(xiàn)，這些表面 稱為基面。如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面，這類定位基準的選擇則轉 化為恰當地選擇定位基面的問題。 作為基準，可以是沒有面積的點，線以及面積極小的面。但是工件上代表 這種基準的基面總是有一定接觸面。 表示尺寸關系的基準問題如上所述，表示位置精度的基準關系也是如此 [7]。 定位基準的選擇 7.3.2 選擇定位基準時應符合兩點要求 各加工表面應有足夠的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合設計要求； 定位基準應有足夠大的接觸面積和分布面積，以保證能承受打打切削力， 保證定位穩(wěn)定可靠。 定位基準可分為粗基準和精基準。若選擇未經加工的表面作為定位基準， 這種基準被稱為粗基準。若選擇已加工的表面作為定位基準，則這種定位基準 稱為精基準。粗基準考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，而精基 準考慮的重點是如何減少誤差。在選擇定位基準時，通常是保證加工精度要求 出發(fā)的，因而分析定位基準選擇的順序應從精基準到粗基準。 7.4 精基準的選擇 此時主要考慮基準重合問題，當設計基準和工序基準不重合時，應進行尺 寸計算，以后還要進行專門計算，此處不再重復?？紤]到精基準的選取原則， 已加工表面是必須的條件。由于在加工時基準是隨工序不斷變換的，在后面我 們會對此進行詳細的闡述。 7.5 粗基準的選擇 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 16 頁 共 35 頁 為了保證重要加工表面加工余量均勻，應選擇重要加工表面作為粗基準。 為了保證非加工表面與加工表面之間的相對位置精度要求，應選擇非加工 表面作為粗基準；如果零件上同時具有多個加工面時，應選擇與加工面位置精 度要求最高的非加工表面作為粗基準。 有多個表面需要一次加工時，應選擇精度要求最高，或者加工余量最小的 表面作為粗基準。 粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。 選作粗基準的表面應平整光潔，有一定面積，應保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。 8 制訂工藝路線 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 17 頁 共 35 頁 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精 度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為大批量生產的條件下， 考慮到右蓋為箱體類零件，所以采用工序集中的原則來提高生產率。除此以外， 還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 8.1 工藝路線方案一 工序Ⅰ 銑大平面。 工序Ⅱ 粗精加工大平面上各孔，并倒角， 鉆各螺紋底孔,并攻絲。 工序Ⅲ 加工定位銷。 工序Ⅳ 反面銑平面。 工序Ⅴ 粗精加工反面平面上各孔，并倒角，鉆各螺紋底孔,并攻絲。 工序Ⅵ 銑加工缸體結合面。 工序Ⅶ 加工缸體結合面上的各孔，并倒角，及鉆螺紋底孔，攻絲。 8.2 工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑大平面 工序Ⅱ 加工定位銷。 工序Ⅲ 銑反面大平面。 工序Ⅳ 銑缸體結合面。 工序Ⅴ 加工一面的各孔系，鉆各螺紋底孔,并攻絲。 工序Ⅵ 加工另一面的各孔系，鉆各螺紋底孔,并攻絲。 工序Ⅶ 缸體結合面加工各孔系，鉆各螺紋底孔,并攻絲。 8.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完一個基準面，以及該面 上的各個孔系，然后利用加工好的一面兩銷定位，加工另外一個面，以及面上 的孔系，最后將工件豎起，銑上平面，以及加工各個孔系。方案二是先將所有 的銑大平面先加工完，然后把該鉆該鉸的放到一起來鉆鉸，比較有條理，過程 稍顯復雜。 綜合考慮，選則第一個加工方案，因為我們主要是在平面上加工孔系，根 據圖紙的要求，要保證孔系與平面的形位公差，以及孔與孔之間的位置誤差。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 18 頁 共 35 頁 方案一保證了圖紙要求，誤差更小。而方案二雖然比較有條理，但是很難保證 上述的公差要求。為提高基準定位的精度，保證加工零件的質量，提高工廠的 生產效績，選擇方案一較合理。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁 共 35 頁 9 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 LH180MQ 左箱體零件材料為 ADC 壓鑄鋁，硬度為 80～95HBS，生產類型為大 批量，高壓澆鑄，而且鑄件精度較高。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： (1) 銑平面 考慮 R 為 3.2，需粗精銑方能達到要求，大平面毛坯尺寸為 91mm， ，查a 《機械制造工藝設計簡明手冊》 （以下簡稱〈〈工藝手冊〉 〉表 2.3-21[9]得： （大平面）粗銑：保證到內腔尺寸 90.3mm (88.3mm) Z=0.7mm 精銑：保證到內腔尺寸 90mm (88mm) Z=0.3mm (2) 軸承孔?80 +0.19 考慮 R 為 1.6，毛坯尺寸為 79mm,查〈〈工藝手冊〉 〉2.3-10a 粗鏜:79.7mm 2Z=0.7mm 精鏜:80mm 2Z=0.3mm (3) 油封孔?45 +0.25 考慮 R 為 1.6，毛坯尺寸為 44mm,查〈〈工藝手冊〉 〉2.3-10a 粗鏜:44.7mm 2Z=0.7mm 精鏜:45mm 2Z=0.3mm (4) 定位銷 兩銷孔 2-?10+0.15,毛坯尺寸為?9mm 鉸: 2Z=1mm (5) M6.M8 螺紋底孔 M6 考慮 R 為 6.3，毛坯尺寸為 4.3mm,查〈〈工藝手冊〉 〉2.3-9 得:a 鉆:?5mm 2Z=0.7mm M8 考慮 R 為 6.3，毛坯尺寸為 5.6mm,查〈〈工藝手冊 〉 〉2.3-9 得:a 鉆:?6.7mm 2Z=1.1mm 10 確定切削用量及基本工時 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 20 頁 共 35 頁 （1） 工序ⅠⅣ 銑大平面 粗精銑大平面，保證到內腔尺寸為 90(88)。 粗精銑反面平面，保證到基準面的尺寸為 121+0.05（工序Ⅳ)。 (a) 每齒進給量: 查〈〈切削手冊〉 〉表 3.3z/m3.0?zf 根據〈切削手冊〉 〉表 3.7,選取高速鋼盤銑刀,銑刀后刀面最大磨損量為 0.6mm,銑刀直徑 d=80mm,耐用度 T=120min。 (b) 切削速度：參考有關手冊，確定 。min/10?v 所以實際主軸鉆速： i/r398010???wsdn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 ，當in/?wn ,工作臺的每分鐘進給量 應為min/r398?wn mf i/716398.0??wzf (c) 計算基本用時（工序Ⅳ） 由于是粗銑，所以 （410mm） ，則5.21?l （0.57min）min89.0716.321??mflt (d) 每齒進給量: 查〈〈切削手冊〉 〉表 3.3z/.0zf 根據〈切削手冊〉 〉表 3.7,選取高速鋼盤銑刀,銑刀后刀面最大磨損量為 0.6mm,銑刀直徑 d=80mm,耐用度 T=120min。 (e) 切削速度：參考有關手冊，確定 。min/10?v 所以實際切削速度： i/r398010???wsdn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 。in/?wn 當 ,工作臺的每分鐘進給量 應為min/r398?wn mf i/4739862.0??wznf 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 21 頁 共 35 頁 (f) 計算基本用時 由于是精銑，所以 (410mm)，則m65.3921??l (0.86min)in341.7?mft （2） Ⅱ Ⅲ 粗精加工大平面上各孔，并倒角， 鉆各螺紋底孔,并攻絲; 加 工定位銷 銑鉸銷孔 2-?10 ，保證孔深 6015.? (a) 每齒進給量 查〈〈切削手冊 〉 〉表 3.4。z/m.?zf (b) 切削速度：查〈〈切削手冊〉 〉表 3.27 ， ， ， ， ， ，104?vc5.vq1.0vx4.?vy3.0v?1.?vp3.0m 修正系數 ， T=120， ， ，則 .k8ea3zin)/(vpeyzxpqvc kafdvm?i/46? 采用銑鉸刀根據有關資料介紹，在鉸孔時，其進給量與切削速度與鉆同樣 尺寸的實心孔的進給量與切削速度之關系為 f=（1.2~1.3） 鉆f v=（ ）31~2鉆v 公式中 、 為加工實心孔時的切削用量，得 f=0.12mm/r,v=15m/min。鉆f鉆v min/r71.40510????dvns 按照機床選取 i/r.7w (c) 切削工時計算： 孔深 ，所以 ，則m6?l m142??l 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁 共 35 頁 =fnltw21??min24.01.74356?? i8.0t總 （3） 工序Ⅴ 粗精加工反面平面上各孔，并倒角，鉆各螺紋底孔,并攻絲 粗鏜軸承孔?79.5，深 51 2.03? (a) 進給量 ,查〈〈切削手冊〉 〉表 1.5 得:r/m7.～f? 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書選擇: r/3.0?f (b) 切削速度 v 按照〈〈切削手冊〉 〉表 1.27 的計算公式確定。 ， ， ，修正系數 ，則 26?vc12.0vx5.?vy28.0m0.1?vkin)/(vyxpckfaTvmi/12?min/r72.485.90??wmdvn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 。i/.?w (c) 計算基本用時 ，則2,351?ll min39.07.4862???fntwm 精鏜軸承孔?80 019.?，深 51+0.05 (a) 進給量 ,查〈〈切削手冊〉 〉表 1.5 得:r/3.～f? 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書選擇: r/m1.0?f (b) 切削速度 v 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 共 35 頁 按照〈〈切削手冊〉 〉表 1.27 的計算公式確定。 ， ， ，修正系數 ，則 26?vc12.0vx5.?vy28.0m0.1?vkin)/(vyxpckfaTvmi/15?min/r04.6780??wmdvn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 。i/.1?w (c) 計算基本用時 ，則2,351?ll min9.04.61721???fnltwm 鏜油封孔 45 ，通孔025.? （a） 進給量 ,查〈〈切削手冊〉 〉表 1.5 得:r～f/3.0? 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書選擇: r/m1.?f （b） 切削速度 v 按照〈〈切削手冊〉 〉表 1.27 的計算公式確定。 ， ， ，修正系數 ，則 26?vc12.0vx5.?vy28.00.1?vkmin)/(vyxpckfaTvmi/104?in/r02.7365??wmdvn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 。mi/.?wn （c） 計算基本用時 ，則3,5122?ll 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 共 35 頁 min27.01.73621????fnltwm 透孔 9-?7，通孔 查有關資料得 f=0.2mm/r， v=10m/min。 所以 n= =475.3r/min7.610?? 按機床選取 min/r3.45?w 實際切削速度 i/9.107.610???wndv 切削工時: ， ， 則：m16?l41lm32l =fntw??1 min24.0.47536?? i1209tT總 （4） 工序Ⅵ 銑加工缸體結合面 粗精銑缸體結合面，保證到內腔尺寸為 83+0.05。 (a) 每齒進給量: 查〈〈切削手冊〉 〉表 3.3zfz/m3.0? 根據〈切削手冊〉 〉表 3.7,選取高速鋼盤銑刀,銑刀后刀面最大磨損量為 0.6mm,銑刀直徑 d=80mm,耐用度 T=120min。 (b) 切削速度：參考有關手冊，確定 。min/10?v 所以實際主軸轉速： i/r398010???wsdn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 ，當in/?wn ,工作臺的每分鐘進給量 應為min/r398?wn mf i/716398.0??wzmnf 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 共 35 頁 (c) 計算基本用時 由于是粗銑， ，所以 ，則m231??l in32.07161?flt (d) 每齒進給量: 查〈〈切削手冊〉 〉表 3.3zfz/2.0? 根據〈切削手冊〉 〉表 3.7,選取高速鋼盤銑刀,銑刀后刀面最大磨損量為 0.6mm,銑刀直徑 d=80mm,耐用度 T=120min。 (e) 切削速度：參考有關手冊，確定 。min/10?v 所以實際切削速度： i/r398010???wsdn 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 。in/?wn 當 ,工作臺的每分鐘進給量 應為min/398rnw?mf i/4739862.0??wznf (f) 計算基本用時 由于是精銑，所以 ，則21?l min49.073??mft （5） 工序Ⅶ 加工缸體結合面上的各孔，并倒角，及鉆螺紋底孔，攻絲 (a) 鉆 M6 螺紋底孔 2-?5，深 17 查〈〈切削手冊〉 〉表 3.4 得 f=0.3mm/r， v=15m/min 所以 n= =562r/min10?? 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 min/r562?w 實際切削速度 i/101??wndv 切削工時: 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 共 35 頁 ， ， 則：m17?l51?lm32l =fntw1?min15.05637?? i..2?tT總 (b) 攻絲 2-M6-7H，深 14。 查有關資料得 v=0.25m/s=15m/min， 。.0f 所以 min/r3?sn 按機床選取 則i/r0w 實際切削速度 min/15031????wndv 計算工時： ， ， ,則：m14?l51lm32l =fntw1??min24.0354?? i8.2.0tT總 (c) 鉆 2-M8-7H 螺紋底孔?6.7，深 30。 查有關資料得 f=0.3mm/r， v=18m/min。 所以 n = =895.7r/min4.610?? 采用加工中心 VF-O(E)，根據機床說明書取 min/895.7r?w 實際切削速度 i/180.4.610??wndv 切削工時 ， ， 則：m30?l31?lm2l 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 共 35 頁 =fnltw21??min13.07.8953??i26.tT總 (d) 攻絲 2-M8-7H，深 25。 查有關資料得 v=0.25m/s=18m/min， 。5.0?f 所以 min/r3sn 按機床選取 則i/r50?w 實際切削速度 min/18031??wndv 計算工時 ， ， ,則：m25?l31?lm2l =fntw1?min34.05.3?? i682?tT總 11 夾具設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 28 頁 共 35 頁 夾具是機床和工件之間的聯(lián)結裝置，可以使工件相對于機床或刀具獲得正 確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具 設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一 [8]。 11.1 夾具的作用 (1) 易于保證工件的加工精度 使用夾具的作用之一就是保證工件加工表面的尺寸與位置精度 [9]。如在搖 臂鉆床上使用鉆床上使用鉆夾具加工平行孔系時，位置精度可達到 0.10- 0.20mm。而按劃線找正法加工時，位置精度僅能控制在 0.4-1.0mm，同時由于 受操作者技術的影響，同批生產零件的質量也穩(wěn)定。因此在成批生產中使用夾 具就顯示的非常必要。 (2) 擴大機床的工藝范圍 使用夾具可改變和擴大原機床的功能，實現(xiàn)“一機多用”。 (3) 縮短輔助時間，提高生產效率 使用夾具后，可避免每個工件在加工前進行找正、對刀和測量，并且有時 還可采用高效率的多件、多位、快速等夾緊裝置，縮短輔助時間，從而提高勞 動生產率 [10]。 11.2 按夾具的通用特性分 (1) 通用夾具 一般不需要調整就可以適用于相當廣泛的一類工件的加工，稱為通用夾具。 例如車床上的卡盤，銑床上的平口鉗等。它們不僅廣泛應用于單件小批量生產 中，在大批量生產中也常采用 [11]。 (2) 專用夾具 這類夾具是指專為某個零件的某一道工序專門設計的。專用夾具的設計和 制造，工作量大，而且它的結構隨著產品的更新而更新，因此，是一項周期長、 投資較大的生產準備工作。 (3) 可調夾具 可調夾具是指通過調節(jié)或更換裝在通用夾具基礎件上的某些可調或可換元 件，達到能適應加工若干不同種類工件的一類夾具。在中小批量生產中，使用 可調夾具往往會獲得最佳的經濟效益。 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁 共 35 頁 (4) 成組夾具 成組夾具是根據成組加工工藝的原則，針對一組形狀相近、工藝相似的零 件而設計。也是具有通用基礎件和可更換調整元件組成的夾具 [12]。 (5) 組合夾具 這類夾具是由預先制造好的標準元件和部件，按照工序加工的要求組合裝 配起來的。使用完成可拆卸存放，其元件和部件可以重復使用。適用于新產品 試制或小批量生產。但尺寸過小或過大的工件還沒有相應的組合夾具標準件。 位置精度要求過高的工作也不宜采用組合夾具。 (6) 隨行夾具 這是一類在自動線和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位 和夾緊，又要作為運載工具將工件在機床間進行輸送，輸送到下一道工序的機 床后，隨行夾具應在機床上準確地定位和可靠地夾緊 [13]。 11.3 夾具設計分析 11.3.1 定位基準的選擇 常用的定位方法和定位元件： (1) 工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位。夾具上常用的支承元件有固定支承、可 調支承、自位支承、輔助支承。 (2) 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔定位通常屬于定心定位（定位基準為孔的軸線），夾具上相 應的定位元件是心軸和定位銷。 (3) 工件以外圓表面定位 工件以外圓表面定位有兩種形式：定心定位和支承定位。 (4) 工件以其他表面定位 工件除了以平面、圓柱孔和外圓表面定位外，有時也以其他形式表面定位。 (5) 定位表面的組合 實際生產中經常遇到的不是單一表面定位，而是幾個定位表面的組合。常 見的定位表面組合和平面和平面的組合，平面和孔的組合，平面和外圓表面的 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 共 35 頁 組合，平面和其他表面的組合等 [14]。 (6) 一面兩孔定位 在加工箱體類零件時常采用以面兩孔組合定位，夾具上相應的定位元件是 一面兩銷。為了避免由于過定位引起的工件安裝時的干涉，兩銷中的一個應采 用菱形銷 [15]。 經過對比研究,本課題工件定位采用一面兩孔進行定位，進行自由度計算， “一面”的采取可以限制 3 個自由度， “兩孔”也可以可以限制 3 個自由度，兩 者自由度相加為 3+3=6，不超過最大自由度限制，符合工件定位的六點定位原 理。 11.3.2 切削力及夾緊力計算 刀具:盤銑刀,?80mm, 6?z (見≤切削手冊≥表 3.28)FwnqdZ uayfxCFoep , , , , , , , 650?FCmap30.1?Fmfz3.72.0?Fy5ea86.0?Fu , , , ,(見≤切削手冊≥表 3.29)d1286qF6 所以 N實 在計算切削力時,必須把安全系數考慮在內,安全系數 。4321K? 其中： 為基本安全系數 1.5；1K 為加工性質系數 1.1；2 為刀具鈍化系數 1.1；3 為斷續(xù)切削系數 1.1。4 所以 N13970.1.5' ???HKF 選用汽缸一杠桿夾緊機構，則擴力比 。i 為克服水平切削力，實際夾緊力 N 應為 Hf??)(21 其中， 及 為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數， 。則1f2 25.01?f N=2794（N） 汽缸選用?63mm,當壓縮空氣單位壓力 時,汽缸推力為MPap5.0? 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 31 頁 共 35 頁 1557.83N。由于已知的杠桿機構的擴力比 ，故由汽缸產生的實際夾緊力為1?i （N）49.6738.538.157??N氣 此時 已大于所需的 2794N 的夾緊力，故本夾具可安全工作。氣 11.4 夾具裝配圖 夾具裝配圖如圖 14.1 所示 圖 14.1 夾具裝配圖 11.5 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼 于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工 序的夾具就選