缸体的加工工艺规程及车Φ35H7镗孔夹具设计

摘要

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

缸体加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

ABSTRCT

This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.

The reduction gear box body components technological process and its the processing jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.

Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error

目录

摘要.................................................................................................................. I ABSTRCT .......................................................................................................... II 序言 (1)

一零件的分析 (2)

1.1 零件的作用 (2)

1.2 零件的工艺分析 (2)

二. 工艺规程设计 (2)

2.1 确定毛坯的制造形式 (2)

2.2 基面的选择的选择 (3)

2.3 制定工艺路线 (3)

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)

2.5 切削用量及基本工时的确定 (6)

三车Φ35孔夹具设计 (15)

3.1：问题的提出 (15)

3.2：定位基准的选择 (15)

3.3：定位误差分析 (15)

3.4、车床切削力的计算 (17)

3.5、夹具的简要操作说明 (17)

总结 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

序言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

缸体的加工工艺规程及镗Φ35孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料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，工艺尺寸确定等问题，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。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、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相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

一零件的分析

1.1零件的作用

缸体的作用，待查。

1.2 零件的工艺分析

缸体有2组加工面他们有位置度要求。

这2组加工面的分别为

1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，上端面和Φ35的内圆还有4-Φ9孔

2，以不加工的大圆面为基准的加工面主要是底面

二. 工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料为HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中

所受的载荷情况，选用砂型机铸造。

2.2基面的选择的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。

粗基准的选择：缸体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。

精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。

2.3 制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：

方案一

工序Ⅰ：铸造

工序Ⅱ：时效处理

工序Ⅲ：铣上端面

工序Ⅳ：铣下端面

工序Ⅴ：钻4-Φ9孔锪孔Φ25

工序Ⅵ：钻2-Φ3.5销孔

工序Ⅶ：车Φ44.5孔卡槽

工序Ⅷ：钻2-M12孔锪孔Φ24深2

工序Ⅸ：车左端面

工序X：镗Φ35孔

工序XI：磨Φ35孔

工序XII：钻6-M6孔

工序XIII：检验

工序XIV：入库

方案二

工序Ⅰ：铸造

工序Ⅱ：时效处理

工序Ⅲ：铣上端面

工序Ⅳ：铣下端面

工序Ⅴ：钻4-Φ9孔锪孔Φ25

工序Ⅵ：钻2-Φ3.5销孔

工序Ⅶ：车Φ44.5孔卡槽

工序Ⅷ：钻2-M12孔锪孔Φ24深2 工序Ⅸ：车左端面

工序X：镗Φ35孔

工序XI：磨Φ35孔

工序XII：钻6-M6孔

工序XIII：检验

工序XIV：入库

方案三：

工序I：铸造毛坯

工序II：铣B端面

工序III：粗铣左端面

工序IV：精铣右端面

工序V：镗C孔

工序VI：半精镗C孔

工序VII：钻6-M6螺纹底孔并攻丝M6 工序VIII：粗铣上表面

工序IX：钻2-Φ4孔，钻2-M12孔

工序X：钻2-Φ3.5孔，钻4-Φ9孔

工序XI：锪孔4-Φ9

工序XII：精磨C孔

工序XIII：清洗检验

三种方案的比较分析，综合考虑我们选择方案三，具体的工艺路线如下

工序I：铸造毛坯

工序II：铣B端面

工序III：粗铣左端面

工序IV：精铣右端面

工序V：镗C孔

工序VI：半精镗C孔

工序VII：钻6-M6螺纹底孔并攻丝M6

工序VIII：粗铣上表面

工序IX：钻2-Φ4孔，钻2-M12孔

工序X：钻2-Φ3.5孔，钻4-Φ9孔

工序XI：锪孔4-Φ9

工序XII：精磨C孔

工序XIII：清洗检验

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

缸体零件材料为HT200，

生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。

1、缸体的上端面

因为缸体的上端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为2.5mm。

2、缸体的孔

毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.5

2.5 切削用量及基本工时的确定

工序Ⅰ：铣B 端面 1. 选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,

mm a p 5.1=，mm d 350=，min /125m v =，4=z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度

因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则

mm a p 5.1=

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0mm f z =，则

min /39.113735

125

10001000r d v n s =??==

ππ 按机床标准选取w n ＝1450min /r

min /35.1591000

1450

351000

m dn v w

=??=

=

ππ

当w n ＝1450r/min 时

r mm zn f f w z m /1160145042.0=??== 按机床标准选取r mm f m /1160= 3）计算工时

切削工时：mm l 92=，mm l 51=，mm l 32=，则机动工时为

min 421.0)475

3

592(2)(

221=++=++=x f n l l l x t w m

工序III:铣左端面 1. 选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,

mm a p 5.1=，mm d 700=，min /125m v =，4=z 。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度

因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则

mm a p 5.1=

5）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0mm f z =，则

min /69.56870

125

10001000r d v n s =??==

ππ 按机床标准选取w n ＝750min /r

min /85.1641000

750

701000

m dn v w

=??=

=

ππ

当w n ＝750r/min 时

r mm zn f f w z m /60075042.0=??== 按机床标准选取r mm f m /600= 6）计算工时

切削工时：mm l 70=，mm l 51=，mm l 32=，则机动工时为

min 1642.0475

3

57021=++=++=f n l l l t w m

工序IV ：精铣左端面的切削用量及基本工时如上在此不再累述

工序V ：镗Φ35孔 机床：卧式车床CA6140 刀具：高速钢刀具V C W r 418 （1）、粗镗mm 35φ孔 切削深度p a ：mm a p 2=

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-66，刀杆伸出长度取mm 200，切削深度为mm 2。因此确定进给量r mm f /6.0=

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-66，取

min /15/25.0m s m V ==

机床主轴转速n ：min /5.6030

14.315

100010000r d V n ≈??==

π，取min /60r n =

实际切削速度V '：s m n

d V /25.060

100060

3014.31000

0≈???=

=

'π

工作台每分钟进给量m f ：min /36606.0mm fn f m =?== 被切削层长度l ：mm l 19= 刀具切入长度1l ：mm tg tgk a l r

p 4.52302

)3~2(1≈+?

=

+=

刀具切出长度2l ：mm l 5~32= 取mm l 42= 行程次数i ：1=i

机

动时间

1

j t ：

min 79.0136

4

4.555211≈?++=++=

m j f l l l t 工序VI:精镗C 孔的切削用量及基本工时与上相近在此不再累述

工序VII ：钻6-M6螺纹 孔的切削用量及基本工时计算 钻M6螺纹底孔Φ5

确定进给量f ：根据参考文献Ⅳ表2-7，当

钢的MPa b 800<σ，mm d 50φ=时，r m f /47.0~39.0=。由于本零件在加工mm 5φ孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则

()r mm f /35.0~29.075.047.0~39.0=?=

根据Z525机床说明书，现取r mm f /25.0=

切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度min /18m v =所以

min /6.10615

18

10001000r d v n w s =??==

ππ 根据机床说明书，取min /965r n w =，故实际切削速度为

min /3.161000

965

51000

m n d v w

w =??=

=

ππ

切削工时：mm l 14=，mm l 91=，mm l 32=，则机

动工时为

min 1078.025

.09653

91421=?++=++=

f n l l l t w m

工序Ⅻ：攻丝M6 攻螺纹M6mm 。

mm m v /15= m i n /217r n s =

按机床选取min /195r n w =，则mm r v /4.13=

机动时 mm l 14=，mm l 51=，mm l 32= 攻M6孔

min 12.11

.0195)

3514()(21=?++=++=

nf l l l t m

工序VIII ：钻2-Φ4孔，2-M12孔 ⑴钻孔mm 4φ：

选用mm 4φ高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6） 由《切削》表 2.7和《工艺》表 4.2－16查得

mm/r 28.0f =机

min /m 8V c =（《切削》表2.15） min /r 6364

x 16

x 1000D

v 1000c ==

=

ππ机机n 按机床选取545/min n r =机

min /m 8542.61000

545

x 4x 1000

Dn ==

=

ππ机机c V 基本工时： 17.028

.05453

320f 21=++=++=

x n l l l t 机机min 工步二：钻M12螺纹底孔

确定进给量f ：根据参考文献Ⅳ表2-7，当

钢的MPa b 800<σ，mm d 2.100φ=时，r m f /47.0~39.0=。由于本零件在加工mm 2.10φ孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则

()r mm f /35.0~29.075.047.0~39.0=?=

根据Z525机床说明书，现取r mm f /25.0=

切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度min /18m v =所以

min /6.10615

18

10001000r d v n w s =??==

ππ 根据机床说明书，取min /965r n w =，故实际切削速度为

min /3.161000

965

51000

m n d v w

w =??=

=

ππ

切削工时：mm l 14=，mm l 91=，mm l 32=，则机

动工时为

min 1078.025

.09653

91421=?++=++=

f n l l l t w m

工序Ⅻ：攻丝M10 攻螺纹M10mm 。

mm m v /15= m i n /217r n s =

按机床选取min /195r n w =，则mm r v /4.13=

机动时 mm l 14=，mm l 51=，mm l 32= 攻M6孔

min 12.11

.0195)

3514()(21=?++=++=

nf l l l t m 工序IX ：锪孔Φ24

根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为

钻f f )8.1~2.1(=

钻v v )3

1

~21(=

式中的钻f 、钻v ——加工实心孔进的切削用量. 现已知

钻f =0.36mm/r (《切削手册》)表2.7 钻v =42.25m/min (《切削手册》)表2.13

1) 给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r

2) 削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??8.19π9

.161000271.8r/min 与271.8r/min 相近的机床转速为275r/min 。现选取

w n =275r/min 。

所以实际切削速度

c v =

1000

s dn π=

min /4.171000275

8.19πm =?? 5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=2mm; 1l =6mm; 2l =0mm; t m =f

n l w 21l l ++ =0.52758

?=0.072(min)

工序XI ：钻4-Φ9孔的切削用量及基本工时的计算如下 钻Φ9孔的切削用量及基本工时

(1)钻Φ9mm 孔

机床：Z525立式钻床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9

1)进给量 取f=0.13mm/r

2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min

3)确定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??9π30

10001194r/min 与1194r/min 相近的机床转速为1450r/min 。现选取

w n =1450r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000

s dn π=

min /3.2510001450

9πm =?? 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=60mm; 1l =4mm;

2l =3mm;

t m =4x （f

n l w 21l l ++） =2x （0.1314503

412?++）=0.6048min)

三车Φ35孔夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

由指导老师的分配，决定设计第VI道工序车Φ35孔夹具设计

3.1：问题的提出

本夹具主要用于加工Φ35孔，因为Φ35孔有精度要求，定位要求高，因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。

3.2：定位基准的选择

根据零件结构分析可得，因为工件底面是工件的设计基准，也是装配基准。所以以底平面为主要的定位面，则采用经典的一面两销定位，底面将限制工件Z方向的移动、X方向上的旋转、Y 方向上的旋转三个自由度。一个圆柱销限制X方向和Y方向的移动，另一个削边销则限制Z方向的转动。

这样可以限制工件的六个自由度,实现完全定位。考虑到尽可能的减小工件装夹时的转角误差，同时使工件能顺利装卸，。

3.3：定位误差分析

基准不重合误差

在加工过程中，定位基准为底平面，设计基准为337

中心

J

线，所以基准不重合，并且两基准的垂直距离为72mm，另外根据给出的零件图上这两个主轴孔还有圆度公差的要求为0.015mm ,故基准不重合所带来的误差0.105mm。

2 一面两销定位误差

(1)移动时基准位移误差y j ??

y j ??min 111X D d +?+?= （式5-5）

式中： 1d ? ———— 圆柱销孔的最大偏差 1D ? ———— 圆柱销孔的最小偏差

1min ? ————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙

代入（式5-5）得： y j ??min 111X D d +?+?==0.00900.016++ =0.025mm

(2) 转角误差

L X D d X D d tg 2min

222min 111+?+?++?+?=?θ

（式5-6）

式中： 1d ? ———— 圆柱销孔的最大偏差 1D ? ———— 圆柱销孔的最小偏差

1min ? ———— 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙

2d ? ———— 削边销孔的最大偏差 2D ? ———— 削边销孔的最小偏差

2min X ———— 削边销定位孔与定位销最小配合间隙

其中：)2

(2min

1min 2X X Lg Lx -

+=δδ 则代入（式5-6）得：

0.00900.0160.00900.004

0.0000622

2305.29

tg θ+++++?=

=?

则： 0.00006219θ=?

3.4、车床切削力的计算 查表1-2-3 圆周力：p p c k f a F 75

.0902=

径向力：p p

p k f

a F 75

.09

.0530=

轴向力：p p c k f a F 4

.0451=

其中：xsp rop p r m p k k k k kp =

查《机床夹具手册》表1-2-4n

mp B k )150

1(

+=， 表1-2-58.0,0.1,4.0=→=→=→n F n F n F f p c

表1-2-60.1,0,0.1,01,0.1450=?=='==?=sp s rp krp r K K r K k λλ 由上得：F c =725N ，F p =459N ，F f =695N

夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm ，L=140mm,作用力：F=70N ，夹紧力：W0=5380N

由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。

3.5、夹具的简要操作说明

使用一面2销定位。采用移动压板压紧，需要装工件时间只需移动移动压板，把工件装上。

车夹具装配图如下