机械毕业设计（论文）-制动空压机缸体加工工艺、夹具及气动系统设计【全套图纸SW三维】 .pdf

北华航天工业学院毕业论文 i 摘要 此次毕业设计任务是对制动空压机缸筒的机械加工工艺的设计,以及对工艺的其中 3 套夹具的设计，其对零件同轴度要求以及大端面平面度要求较高，设计师需仔细考虑，确 定零件的定位方法及夹紧方式，还要考虑夹具与气动系统和车床主轴的链接问题。 另一个重要的任务是确定气动系统的设计方案，选定气动元件，设计气动装置，并对 珩磨机理进行初步的分析。 关键词：工艺 基准 夹具 气动系统 珩磨 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 北华航天工业学院毕业论文 ii abstract the design task is to graduate compressor cylinder brake machining process design, and the process in which 3 sets of fixture design, its degree requirements, and large parts coaxial flatness require a higher end, designerbe carefully considered to determine the parts of the fixing means and clamping means, but also the fixture with pneumatic system and the lathe spindle link problem. another important task is to determine the pneumatic system design, selection of pneumatic components, pneumatic device design.and a preliminary analysis of honing mechanism. key words: technology benchmarks cutting the amount pneumatic system honing 北华航天工业学院毕业论文 iii 目 录 摘 要 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 abstract . ii 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 发展概况 . 1 1.3 珩磨技术 . 2 1. 4 气动系统.3 第 2 章 制订机械加工工艺规程 3 2.1 计算生产纲领，确定生产类型 . 3 2.2 审查零件图样的工艺性 . 4 2.3 选择毛坯 . 4 2.4 工艺过程设计 . 5 2.4.1 定为基准的选择 . 5 2.4.2 零件表面加工方法的选择 . 5 2.4.3 制订工艺路线 . 6 2.5 确定加工余量、毛坯尺寸 . 8 2.6 确定工序尺寸 . 8 2.7 确定切削用量及基本工时 . 9 2.7.1 工序 1（车大端台阶面，粗车内孔） . .9 2.7.2 工序 2（车小端面、外圆及止口，半精车内孔） . .9 2.7.3 工序 3（车大端面，精车内孔） 11 2.7.4 工序 4（钻底座9 四孔） .12 2.7.10 工序 5（钻大端面 m8 四孔） . .13 2.7.11 工序 6（钻大端面两销钉孔） . .14 2.7.12 工序 7（大端面四小孔攻丝） 15 2.7.13 工序 8（铣底座上四个弧形台阶面） . .15 2.7.10 工序 9（铣缸体外壁上让位槽） . .16 2.7.10 工序 10 （粗珩90 内孔） 16 2.7.10 工序 11 （精珩90 内孔） 16 2.7.10 工序 12 （清洗） .17 2.8 绘制加工工艺过程卡片和工序卡片 . 17 第 3 章 车床专用夹具的设计 18 3.1 问题的提出 . 18 3.2 夹具设计 . 18 3.3.1 定位基准的选择 . 18 3.3.2 切削力夹紧力计算. . 18 3.3 定位误差分析19 北华航天工业学院毕业论文 iv 第 4 章 气动系统设计 . 19 4.1 气压传动系统的组成 . 19 4.2 气压传动系统的设计与计算 . 20 4.3 气缸控制阀的选择与使用 . 21 4.4 气动辅助元件的选择与使用.22 4.5 设计气动回路.23 第5章 内孔珩磨机理初步分析23 5. 1 珩磨加工特点.23 5. 2 珩磨原理24 5. 3 珩磨应用范围.24 5.4 珩磨油石性能的选择.25 5.5 珩磨工艺参数.26 致谢28 参考文献29 北华航天工业学院毕业论文 1 第第1章章 绪论 1.1 课题背景 机械制造业是为国民经济提供装备和人民生活提供耐用消费品的产业。 国民经济各部 门生产技术的进步和经济效益的高低， 在很大程度上取决于它所采用的装备的性能、 质量 和成本。 因此， 机械制造业的规模和技术水平是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的 重要标志之一。 而机械制造工艺是制造业中一门应用性的基础技术， 它涉及的行业五花八 门，产品品种成千上万，其内容及其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工、热处理、 产品的装配等。 制造技术是各行各业发展的基础和关键， 而在制造技术中， 机床夹具又是一种不可或 缺的工艺装备，它直接影响着产品的加工精度、劳动生产率和制造成本，因此机床夹具设 计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备种占有极其重要的地位。 1.2 发展概况 制动空压机是车用气制动系统元件之一，属安全系统件，在汽车、工程机械和大中型 拖拉机上有着广泛的应用。近二十几年来，我国制动空压机行业从产品单一、技术落后状 况，发展到目前产量居世界第位，品种齐全，能满足国内各种机型需要，同时满足了合 资、合作机型的需要并有少量出口。 我国早期的制动空压机产品均为双缸， 进排气系统为板装结构， 制动空压机的发展源 于 80 年代。总体上效率较低、可靠性较差。 渐渐地，随着技术的发展，制动空压机的结构模式、进排气结构、卸荷方式和冷却方 式等都发生了很大变化， 充气系数提高、 功串消耗减少， 特别是引进柴油机机型的国产化， 使制动空压机设计、 制造水平与国际先进水平的差距越来越小， 部分产品已经达到了国际 先进水平。 80 年代初，为解决其可靠性问题，增大了气缸的直径，实现了单缸化，便进气速度 明显加快。80 年代中期后，为解决制动空压机高速情况下的排气量问题，在转速要求较 北华航天工业学院毕业论文 2 高的情况下，通过改变制动空压机的进、排气结构，改板状阀片为舌簧片使问题得到了较 好解决。进入 90 年代，改制动空压机的风吹冷却为液体循环冷却。 制动空压机随着为之配套的发动机的体积缩小、 质量减轻和性能提高， 相应地提出了等同 的要求。因此，在制动空压机工作原理无重大突破之前，其基本发展趋势仍然是：改善结 构、提高排气量，减少功率消耗，提高使用寿命。 夹具从产生到现在， 大约可以分为三个阶段： 第一个阶段主要表现在夹具与人的结合 上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段， 夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人 们越来越认识到， 夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系， 所以对夹 具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加 工中不可缺少的工艺装备。 随着机械工业的迅速发展， 对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求， 使多品种， 中小批生产作为机械生产的主流， 为了适应机械生产的这种发展趋势， 必然对机床夹具提 出更高的要求。它主要表现在以下几个方面： 1、加强机床夹具的三化工作 为了加速新产品的投产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技 术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。 2、大力研制推广实用新型机床夹具 在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。在多品种， 中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。 3、提高夹具的机械化，自动化水平 近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是：一方面是由于数控 机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好的 发挥机床的作用。 北华航天工业学院毕业论文 3 1.3 珩磨技术 珩磨表面粗糙度可达 ra0.20.025m(912),加工表面无烧伤、裂纹和嵌砂，几 乎无变质层。 珩磨加工一般可使孔的几何形状精度和尺寸精度提高 1 级， 但不能提高孔与 其它孔或面之间的相互位置精度。珩磨的生产效率高，对机床精度要求低。除使用珩磨机 床外，也可用车床、镗床和钻床等改装而成。 1.4 气动系统 气动就是以压缩空气为动力源， 带动机械完成伸缩或旋转动作。 因为是利用空气具有 压缩性的特点，吸入空气压缩储存，空气便像弹簧一样具有了弹力，然后用控制元件控制 其方向，带动执行元件的旋转与伸缩。从大气中吸入多少空气就会排出多少到大气中，不 会产生任何化学反应，也不会消耗污染空气的任何成分，另外气体的粘性较液体要小，所 以说流动速度快，所以说主要特点便是节能环保。 20 世纪 60 年代以来，气压传动发展十分迅速，已广泛应用于各行业，是实现现代 传动和控制的关键技术。近年来，它的发展水平和速度直接影响机电产品的数量和水平。 因此，采用气动技术的程度已成为衡量一个国家的重要标志。 第2章 制订机械加工工艺规程 2.1 计算生产纲领，确定生产类型 该制动空压机年产量为 5000 台，设其备品率为10%，机械加工废品率为 1%，现制 订该汽缸体的机械加工工艺规程。 (1%)nqnab=+(1%)nqnab=+ 5000 1(1 10% 1%)=+ 5550/=件 年 汽缸体的年产量为 5550 件，现已知该产品为轻型机械，根据机械制造工艺设计简 明手册表 1.1-2 生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产关系为大批生产。 北华航天工业学院毕业论文 4 2.2 审查零件图样的工艺性 气缸体的质量直接影响发动机的使用性能和安全性能。 缸体属于典型的不规则件且精 度要求高，所以加工结构上看缸体工艺比较复杂：车削、钻、铣、攻丝、珩磨等多种加工 方法。 气缸体零件图样的视图正确，完整；尺寸，公差及技术要求齐全； 主要仪器设备：数控车床； 技术要求：1、保持内孔尺寸 04 . 0 07 . 0 90- - f 2、保持内孔与端面垂直度 0.03 3、保持大端面平面度 0.03 2.2.1.1 孔的加工 包括：主轴孔，缸体大小端孔,缸体螺纹孔以及缸体的销钉孔。 2.2.1.2 平面的加工 主要包括缸体大、小端平面以及止口平面。 2.2.1.3 技术要求 保证内孔尺寸90 04. 0 07 . 0 - - 保持内孔与端面垂直度 0.03 保持大端面平面度 0.03 2.3 选择毛坯 零件材料为合金铸铁，硬度 196-241hb，大批量生产 5550 件，轮廓尺寸不大，形状 亦不复杂，又属成批生产。故毛坯可采用铸造成型。 由于零件形状并不复杂，因此，毛坯形状可以与零件形状尽量接近。毛坯尺寸通过确 定加工余量后决定。 北华航天工业学院毕业论文 5 2.4 工艺过程设计 2.4.1 定为基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择得正确与合理可以使加工质量 得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零 件的大批报废，使生产无法正常进行。 2.4.1.1 粗基准的选择 对于加工零件而言， 尽可能选择不加工表面作为粗基准， 而对于有若干个不加工表面 的零件， 应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。 本气缸体应先 在大端面加工出一小台阶面作为粗基准。 2.4.1.2 精基准的选择 精基准的选择选择应有利于保证加工精度， 并使工件装夹方便， 在选择时主要应当注 意基准重合，基准统一等问题，当设计基准与基准不重合时，应当进行尺寸换算。本缸体 以小端圆柱面和止口作为精基准。 2.4.2 零件表面加工方法的选择 缸体零件的加工面有端面、孔、螺纹表面。参考简明机械加工工艺手册确定各表 面加工方法如下： 1）大端台阶面，作为粗基准，粗车即可。 2） 小端端面、外圆及止口，表面粗糙度 ra3.2，查表选取加工方法粗车-精车。 3）大端端面，表面粗糙度 ra1.6，平面度 0.03，查表选取加工方法粗车-精车。 4）内孔90 ，表面粗糙度 ra3.2,公差等级 it6，与大端面垂直度 0.03，并作为基 准，精度较高，采取加工方法粗车-半精车-精车-粗珩-精珩。 5）钻底座9 四螺栓孔，公差等级 it8，选择加工方法钻。 6）钻大端面 m8 四螺纹孔，公差等级 it7，选择加工方法：钻-攻丝。 7）钻大端面两销钉孔，加工要求不高，直接钻孔一步即可。 9）铣底座上弧形台阶面，要求不高，一步粗铣即可。 10）铣缸体外壁上让位槽，一步粗铣。 北华航天工业学院毕业论文 6 2.4.3 制订工艺路线 经查阅相关资料， 按照先加工基准面以及先粗后精的原则， 制动空压机缸筒的工艺路 线有如下两套方案： 方案一： 工序一 车小端端面、外圆及止口 工序二 粗车内孔 工序三 车大端端面 工序四 半精车、精车内孔 工序五 钻底座9 四孔 工序六 铣底座上弧形台阶面 工序七 钻大端 m8 四小孔 工序八 钻大端面上两销钉孔 工序九 大端面 m8 孔攻丝 工序十 外壁上让位槽 工序十一 粗珩90 内孔 工序十二 精珩90 内孔 工序十三 磨缸套孔 工序十四 清洗，检验 方案二： 工序一 车大端台阶面，粗车内孔 工序二 车小端端面，外圆及止口 工序三 半精车内孔 工序四 车大端端面，精车内孔 工序五 钻底座9 四孔 工序六 钻大端 m8 四小孔 工序七 钻大端面上两销钉孔 北华航天工业学院毕业论文 7 工序八 大端面 m8 四小孔攻丝 工序九 铣底座四个弧形台阶面 工序十 铣缸体外壁上让位槽 工序十一 粗珩90 内孔 工序十二 精珩90 内孔 工序十三 清洗，吹气，去毛刺， 工序十四 磨缸套孔 工序十五 清洗，检验 比较上述两套方案可发现， 第一套方案是一般气缸体加工的工艺路线， 但是细节上 安排不够好，可以把车大端面及内孔放在同一道工序里，以提高生产效率和位置精度。而 且第一道方案粗基准选择大端面，精度不够，应该先加工一个粗基准，这样才能达到精度 要求。 底座上弧形台阶面和外壁上让位槽应放在后面加工， 以确保最后珩磨时精度达到要 求。方案二不仅弥补了上述的不足，还在整套工艺路线的必要位置安排了去毛刺、清洗、 检验等工艺，这样有效防止了废品零件的产生。 综上所述，确定的工艺路线方案如下： 工序一 车大端台阶面，粗车内孔 工序二 车小端端面、外圆及止口，半精车内孔 工序三 车大端端面，精车内孔 工序四 钻底座9 四孔 工序五 钻大端 m8 四小孔 工序六 钻大端面上两销钉孔 工序七 大端面 m8 四小孔攻丝 工序八 铣底座四个弧形台阶面 工序九 铣缸体外壁上让位槽 工序十 粗珩90 内孔 工序十一 精珩90 内孔 工序十二 清洗，吹气，去毛刺 工序十三 磨缸套孔 工序十四 清洗，检验 北华航天工业学院毕业论文 8 2.5 确定加工余量、毛坯尺寸 零件材料为 ht200，铸件壁厚 5mm，硬度 128-160hb，大批量生产 5550 件，零件结构 一般，查机械制造工艺设计简明手册表 1.3-1 毛坯的制造采用金属型浇注,表 2.2-3 公差等级 ct6-8，取 ct8，表 2.2-5 加工余量等级 f。 1.大端端面 考虑其表面粗糙度为 1.6，分粗车和精车两步。 粗车：查机械加工工艺手册 1表 3.2-23，平面最大尺寸 120-260 ，可锻铸铁， 余量为 1.4-1.8 ，取 1.6 。 精车： 查机械设计制造工艺设计简明手册 （下简称简明手册 ）表 2.3-5，取加 工余量为 1.0 。 2.98 小端外圆、端面及止口 外圆： 艺手册 1表 3.2-2，外圆面加工余量为，粗车：2z=2.5 精车：2z=1.5 端面：查工艺手册 1表 3.2-23，余量范围 1.0-1.4 ，取 1.0 。由于端面粗糙 度要求 12.5，一步粗车即可满足要求。 止口：粗车 查工艺手册 1表 2.3-23，取 z=1.4 半精车 查工艺手册 1表 3.2-21，取 z=1.0 3.90 08 . 0 0 - 内孔 查简明手册表 2.3-10 及表 2.3-13，余量分别为： 粗车 ： 85 半精车： 88.0 2z=3 精车 ： 89.78 2z=1.78 粗珩 ： 89.89 2z=0.11 细珩 ： 90 08 . 0 0 + 2z=0.11 北华航天工业学院毕业论文 9 2.7 确定切削用量及基本工时 2.7.1 工序 1（车大端台阶面，粗车内孔） 1.车大端台阶面 工件材料：合金铸铁， 硬度 196- 241hb 机床：c620- 1 卧式车床 加工要求：粗车即可，为下一道工序提供粗基准。 切削深度：2 ，一次走刀 车刀选择：yg6 硬质合金车刀 刀杆尺寸：16*25 2 查切削手册表 1.4，确定进给量 f=（1.0- 1.4），取 f=1.0 查切削手册表 1.11，确定切削速度为 vc=57m/min. 确定机床主轴转速： ns= w c d v p 1000 = 68 571000 p =267(r/min) 查工艺手册表 4.2- 8，选择机床转速为 230r/min. 故实际切削速度为：v= 1000 dnp = 1000 30568p =56（m/min) 切削工时：tm= fnw 2 = 1305 2 =0.007min 2.粗车内孔 机床选择：c620- 1 卧式车床 刀具：内孔车刀 b*h=16*25 2 切削深度为 2.5 ，查切削手册表 1.5，进给量 0.15- 0.25mm，取 f=0.25mm。 由表 1.11，查得 v=101m/min ns= d v p 1000 = 85 1011000 p =378r/min 查工艺手册表 4.2- 8，取 n=380r/min 实际切削速度 v= 1000 dnp =101.4m/min 2.7.2 工序 2（车小端面、外圆及止口，半精车内孔） 北华航天工业学院毕业论文 10 1、加工条件： 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 机床：数控车床 nc.40-1 刀具： （1） yt15 硬质合金车刀， 根据 切削用量简明手册 表 1.1 选刀杆尺寸 16mm25mm， 刀片厚度 4.5mm 。 （2）车刀的几何形状：查切削用量简明手册表 1.3， 0 g=12 ， 0 a=6， s l=0， r k =90， k r=10 。 2、计算切削用量 （1）切削深度 p a =1mm （2）确定进给量 根据切削用量简明手册表 1.4 f =0.25-0.40 /r 按 机床的进给量选择 f =0.15 /r 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故进行校验。 nc.40-1 机床进给机构允许的进给力 max f=3530n 。 根据 切削用量简明手册 表 1.21， 当 b s =140mpa， p a =0.5mm ，f =0.7mm/r 时，进给力 f f =720n 。 f f 的修正系数为 0ff kg=1.0， sff kl=1.0， r k ff k=1.17 （ 切削用量简明手册 表 1.29-2） ， 故实际进给力为 f f =7201.17=842.4n 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f =0.7mm/r 可用。 （3）选择车刀磨钝标准及刀具寿命 按切削用量简明手册表 1.9，后刀面最大 磨损量为 1.0mm，寿命选 t=60min 。 （ 4 ） 确 定 切 削 速 度v 按 切 削 用 量 简 明 手 册 表1 . 1 0 ， 当 b s = 1 4 0 m p a ， p a = 0 . 5 m m ， f = 0 . 7 m m / r时 ， 切 削 速 度 t v = 1 2 8 m / m i n f =0.7mm/r 时，切削速度 t v =128m/min 切削速度各修正系数为 sv k =0.8， tv k =0.65， rv k k=0.81， tv k =1.15， mv k= kv k=1.0（均 见切削用量简明手册表 1.28） ，故 ctv vv k= =1280.80.650.811.15=98m/min 1000v n dp =328min 根据 nc.40-1 数控车床说明书选择 c n =420m/min 实际切削速度 c v = 1000 dnp = 1000 32898p =101m/min （ 5 ） 检 验 机 床 功 率 根 据 切 削 用 量 简 明 手 册 表1 . 2 4 ， 当 b s = 1 4 0 m p a ， p a = 0 . 5 m m ， f = 0 . 7 m m / r ， v = 7 3 . 8 m m / m i n时 ， c p = 2 . 4 k w 。 北华航天工业学院毕业论文 11 f =0.7mm/r，v =73.8mm/min 时， c p =2.4kw 。 切削功率的修正系数 r k pc k=1.17， 0pc kg= mpc k= kpc k=1.0, tpc k=1.13, spc k=0.8, ipc k=0.65 (切削用量简明手册表 1.28)，故实际切削时的功率为 c p =0.87kw 根据 ck6140a 数控车床说明书，机床主轴允许的功率 e p =5.9kw 。故 cc p cm p，因此 所选择的切削用量可采用。 即： p a =0.5mm，f =0.7mm/r， c n =250r/min， c v =73.8m/min 。 （6）计算基本工时： m l t fn = 式中 l=yl + +d，取入切量及超切量 y+d=40mm， 134 0.78min 0.7 250 m t = 2.7.3 工序 3（车大端面，精车内孔） 一.精车内孔90 04. 0 07 . 0 - - 1、加工条件： 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 机床：数控车床 刀具：内孔车刀 b*h=16*25 2 2、计算切削用量 （1）切削深度 p a =0.69 （2）每转进给量f f =0.15 /r （3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命 按切削用量简明手册表 3.8，后刀面最大 磨损量为 0.5mm，寿命选 t=420min 。 （4）确定切削速度v v =128m/min 1000 c v n dp =454r/min 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8，选择 c n =460r/min 实际切削速度 1000 c n d v p =130m/min 二.精车大端面 北华航天工业学院毕业论文 12 1.加工条件 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 机床：数控车床 刀具：端面车刀 b*h=25*40 2 2.计算切削用量 因为本道工步与上道工步在数控车床上同时加工，切削用量基本相同。 （1）切削深度 p a =1.5 （2）每转进给量f f =0.15 /r （3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命 按切削用量简明手册表 3.8，后刀面最大 磨损量为 0.5mm，寿命选 t=420min 。 （4）确定切削速度v v =128m/min 1000 c v n dp =454r/min 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8，选择 c n =460r/min 实际切削速度 1000 c n d v p =130m/min 2.7.4 工序 4（钻底座9 四孔） 1、加工条件： 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 机床：z535 立式钻床。 刀具：高速钢麻花钻，d=9mm，l=150 mm， l=100mm。刀具的几何形状： 0 a=11， 0 b=25 2、计算切削用量 （1）决定进给量f ： 按加工要求决定进给量，查切削用量简明手册表2.7，材料hbs 160 ，d=7.8mm时，f =0.28-0.34/r。 时，f =0.28-0.34 /r。 按钻头强度决定进给量，查切削用量简明手册表 2.7，材料 b s =140mpa，d=8mm， 钻头强度允许的进给量f =0.32 /r. （2）决定钻头的磨钝标准和寿命： 由切削用量简明手册表 2.12，当 d=9mm 时钻头的后刀面最大的磨损量为 0.8mm， 寿命 t=60min。 （3）决定切削速度： 材料 b s =140mpa，钻头直径 d=9mm，进给量f =0.32mm 由切削用量简明手册表 2.15， t v =13m/min 北华航天工业学院毕业论文 13 t v =13m/min，切削速度的修正系数：，0 . 10 . 1= cvtv kk85 . 0 1 = v k，0 . 1= av k故： v = t v v k =221.01.00.851.0=13m/min d v n p 1000 =460r/min 查机械制造工艺设计手册表 4.2-15，取 n=530r/min （5）检验机床扭矩及功率： 由 切 削 用 量 简 明 手 册 表2 . 2 1 ， f = 0 . 3 2 / r d = 9 m m时 ， 扭 矩 为 t m = 5 1 . 9 8 n m ， 扭 矩 的 修 正 系 数 为1 . 0 ， 所 以 c m = 5 1 . 9 8 n m ， 当n = 2 7 2 r / m i n时 ， 机 床 的 扭 矩 m m = 1 2 3 . 5 n m 矩的修正系数为 1.0， 所以 c m =51.98n m， 当 n=272r/min 时， 机床的扭矩 m m =123.5n m 由切削用量简明手册表2.23，hbs=140，d=7.8mm，v =13m/min，f =0.5mm/r时， c p =1.1kw。机床功率 e p =4.5kw， 机床功率 e p =4.5kw， 由于 t m m m ， c p e p 故选择的切削用量可用，即 f =0.32 /r,n=530m/min,v =13m/min （6）计算基本工时： nf l tm= 式中d+=yll，l=27mm，查出超切量d+y=10mm，所以： 2710 272 0.5 m t + = =0.27min 2.7.5 工序 5（钻大端面 m8 四小孔） 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 选择的机床为 z35 摇臂钻床，直径 0d =8mm 的高速钢麻花钻头，采用专用夹具定位 夹紧。 （1）切削用量的确定 1） 确定进给量f 查表2.7，当加工要求为12 13hh精度，钢的强度800 b mpas ， 0d =8mm 时， f=(0.160.40)/r 按钻头强度决定进给量：根据表 2.8，当670 b mpas = ， 0d =8mm，钻头允许的进 给量1.32/fmm r= 从以上进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求， 其值为 f=0.200.35 /r 根据 z525 钻床说明书，选择 f=0.20 /r 2） 确定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12，当 0d =8mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm,钻头寿命为 45mint =。 3） 确定切削速度 c v 北华航天工业学院毕业论文 14 查表2.14，670 b mpas =的加工属性为 4 类； 查表2.13，当加工属性为 4 类，采用标准中心钻， 0d =8mm 时，vt=17m/min 查表2.31，得切削速度修正系数为：1.0 tv k=，1.0 cv k=，0.85 lv k =，1.0 tv k =。 故： 17 0.85/min14.4/min ctv vv kmm= = n= w c d v p 1000 =490r/min 查 z525 钻床说明书，确定 nc=520r/min 故实际切削速度为： 1000 c n d v p = = 1000 8520 p =13m/min （2）计算基本工时 m lly t n fn f + +d = 其中20lmm=，查表3.29，入切量及超切量为10ymm+d=。故： 20 10 min0.22min 272 0.50 m t + = 2.7.6 工序 6（钻大端面两销钉孔） 选择机床：摇臂钻床 z35 刀具：m3.5 标准麻花钻 由切削手册表 2.7，查得切削用量为 f=0.110.13 /r ,取 f=0.13 /r 由表 2.15，查得 vc=18m/min 主轴转速 ns= d v p 1000 = 5 . 3 181000 p =1638r/min 查简明手册表 4.2- 12，n=1700r/min 则 实际切削速度为 1000 c n d v p = = 1000 17005 . 3p =18.7m/min 2.7.7 工序 7（大端面四小孔攻丝） 北华航天工业学院毕业论文 15 机床选取：z35 摇臂钻床 刀具：m8 标准丝锥。 根据切削手册表 2.7，选择 进给量为 f=0.20mm/r 由表 2.15 查的切削速度 v=23.5m/min 主轴转速 n= d v p 1000 = 8 5 . 231000 p =935r/min 根据简明手册表 4.2- 12，选择 n=960r/min 实际切削速度 1000 c n d v p = = 1000 8960 p =24m/min 2.7.8 工序 8（铣底座上四弧形台阶面） 1、加工条件： 工件材料：合金铸铁，hbs=196-241 机床：x5012 立式铣床 刀具： （1） yt15 硬质合金端铣刀， 查 切削用量简明手册 表 3.1， 铣刀的直径为 d=125mm， 齿数 z=4。 （2）铣刀的几何形状：查切削用量简明手册表 3.2， 0 g=5- ， 0 a=8， 0 a=10， s l=15-， r k =60， er k=30，k r= 5- 。 2、计算切削用量 （1）切削深度 p a =1mm （2）每齿进给量 z f 根据切削用量简明手册表 3.5 z f =0.090.18mm/z 因采用不对称端铣，故取： z f =0.18mm/z （3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命 按切削用量简明手册表 3.7，后刀面最大 磨损量为 0.8mm，寿命选 t=180min 。 （ 4 ） 确 定 切 削 速 度 v 和 每 分 钟 进 给 量 f v 按 切 削 用 量 简 明 手 册 表 3 . 1 3 ， 当 0 d = 1 2 5 m m ， z = 4 ， p a 5 m m ， z f 0 . 2 4/mm z时 ，tv = 1 2 3 m / m i n ，tn = 3 1 3 r / m i n ， ft v = 2 6 3 mm/ m i n 。 z =4， p a 5mm， z f 0.24/mm z时， t v =123m /min， t n =313r /min， ft v =263mm/min。 各修正系数为： mv k= mn k= v k =1.0 sv k = sn k = n k =0.8 ctv vv k= =1231.00.8=98.4m/min tn nn k= =3131.00.8=250r/min fftvt vvk= =2631.00.8=210.4mm/min 根据卧式铣床选择 北华航天工业学院毕业论文 16 c n =300r/min， fc v =235mm/min 因此实际切削速度，每齿进给量为： c v = 0 3.14 125 300 117.8 10001000 d np =m/min 235 0.20 300 4 fc zc c v f n z = mm/s （5）检验机床功率 根据切削用量简明手册表 3.23，当 b s =140mpa， e a 72mm， p a 4.2mm， 0 d =125mm，z=4， fc v =235mm/min，功率近似为 cc p =4.1kw 根据卧式铣床说明书，机床主轴允许的功率为 cm p=7.50.755.6kw 故 cc p cm p，因此所选择的切削用量可采用。 即： p a =1.5mm， fc v =235mm/min， c n =300r/min， c v =117.8m/min， z f =0.20mm/z。 （6）计算基本工时： f m v l t= 式中 l=yl + +d，取入切量及超切量 y+d=40mm， 260 1.1min 235 m t = 2.7.9 工序 9（ 铣缸体外壁上让位槽） 选择机床：立式铣床 刀具：成型铣刀 根据切削用量简明手册表 3.5 z f =0.080.16 /z 选择 f=0.15 /z 按切削用量简明手册表 3.13,查得 n=460r/min v=86m/min. 2.7.9 工序 10（ 粗珩90 内孔） 2.7.10 工序 11（ 精珩90 内孔） 北华航天工业学院毕业论文 17 2.7.11 工序 12 清洗 2.8 绘制加工工艺过程卡片和工序卡片 见工艺卡片 北华航天工业学院毕业论文 18 第第3章章 车床专用夹具的设计车床专用夹具的设计 3.1 问题的提出 车削大端端面及内孔时，为保证加工质量，提高生产率，需用专用夹具。 此道工序要求与气动系统链接，采用气动夹紧方式，故设计夹具的时候要结合机床主 轴和气动系统设计专用夹具。 本工序主要需要内孔轴线与车床主轴轴线重合， 以及内孔和 端面的垂直度要求，其他要求一般，并保证加工精度和生产效率。 3.2 夹具设计 1.定位基准的选择 由于小端精度已达到要求， 以小端外圆端面及止口定位。 根据六点定位法则采用一个 端面限制工件的三个自由度，一个定位环限制工件的两个自由度， 总共限制工件的五个 自由度， 靠气动系统夹紧。 通过分析此定位方式不存在过定位且夹紧力可以满足加工要求， 故该定位和理。 2 .切削力与夹紧力的计算 查切削用量简明手册表3.28得： 圆周力： 0 fff ff xyu fpze c qw cafaz f dn = 查表3.28，得圆周力系数为：650 f c =，1.0 f x =，0.72 f y =，0.86 f u =，0 f w = ， 0.86 f q =， 0 80dmm=（车刀半径） 。 则： 0.720.86 0.86 650 5 0.246 465.5 801 c fnn = 查表3.28，得： 车削扭矩： 0 33 465.5 80 18.6 2 102 10 c f d mn mn m = = 车削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值分别为：/0.8 lc ff =， /0.6 vc ff =，/0.53 xc ff =。 所以：0.8 465.5372.4 l fnn= 0.6 465.5279.3 v fnn= 0.53 465.5246.7 x fnn= 北华航天工业学院毕业论文 19 车削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡，即： l ffm= （摩擦系数0.3m=） 所以： 372.4 1241.3 0.3 l f fnn m = 计算出的理论切削力 f 再乘以安全系数k即为实际所需的切削力f ，即： fk f= ， 取安全系数 1.2，可得： f=1.2x1241=1489n 由机床夹具设计手册表 2-13，查的夹紧力计算公式： w= fl km 其中，k=1.5，f=0.2 m=f*r=1489120=178680kg l=120 w= fl km = 2 . 0120 5 . 1178680 =11042n 选用气缸20 ，所产生的推力为 n气=15000n，大于所需夹紧力， 故满足要求。 3.3 定位误差分析 由于是使用一面,可以保证前后端面的平行度， 采用定位环进行定位， 可以保证车 床的主轴与工件的主轴孔的同轴度要求，同时也可以主轴孔与前端面的垂直度要求。 第第4章章 气动系统设计气动系统设计 4.1 气压传动系统的组成 机床夹具的气压传动系统一般由下述四个部分组成 气源部分气压发生装置，即空气压缩机，它将机械能转换成气体的压力能。一般 置于单独的压缩空气站内。 控制部分能量控制装置，如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等，由于控制 和调节压缩空气的压力、流量和流动方向，以满足夹具的动作和性能要求。多装在夹具附 近。 北华航天工业学院毕业论文 20 执行部分能量输出装置，即气缸，它把气体的压力能转化为机械能，以便实现所 需要的动作，如定位、夹紧等。通常直接装在机床夹具上。 辅助部件包括管路、接头、压力表、分水滤气器、油雾器、消声器、压力继电器 等，起连接、测量、过滤、润滑、减小噪声及保护等作用。多装在机床附近。 4.2 气压传动系统的设计与计算 4.2.1 设计依据 4.2.1.1 工艺要求 应明确制造工艺对气压传动系统执行机构的要求。 （1）运动要求：执行机构的运动速度及其平稳性与可调性、定位精度等要求。 （2）动力要求：执行机构所要承受的负荷及对其操作力、振动、噪声等方面的要求。 （3）自动化要求：执行机构的动作程序与控制方式、控制系统的信号转换与连锁及 急停等要求。 4.2.1.2 工作条件 对于工作场合的空间条件，如与气动系统相关的设备、工艺装备的结 构、位置、尺寸及质量等限制应当了解清楚；还要了解工作环境的温度、湿度、灰尘、振 动及腐蚀、燃爆等情况。这些条件对于采矿、冶炼、化工等行业尤其要格外重视。 4.2.1.3 经济型和可靠性要求 经济型和可靠性也是气压传动系统设计的依据。 4.2.2 对气动系统的要求 （1）满足设备、工艺装备对气动执行机构的工艺要求 （2）在既定的工作条件下，确保工作安全、可靠。 （3）在保证系统正常工作的前提下，力求低成本。为此，气动系统中所采用的阀类 与辅助元件应尽量少并尽量选择通用元件尽量少用供应较少且价格较贵的橡胶软管； 线路 尽量短，拐弯尽量少。 4.2.3 气动系统的设计程序 在设计之前，要明确设计要求，了解工作环境，明确气动与机、电、液控制的配合情 况，并掌握元件的库存与供应情况。 设计程序如下： （1）在适当的位置画出执行元件（气缸、吹屑喷嘴等）的图形符号。 （2）根据对气动系统的要求，选择基本气动回路并进行适当的组合，画在图画上， 使其与执行元件相连接，构成气动系统图。 北华航天工业学院毕业论文 21 （）对气动系统图作适当的修改与调整，使控制阀和辅助元件尽量共用，以便简化 线路，降低成本。进行有关的计算和验算，以保证设计的正确性。 （）设计（或选择）执行元件。 （）选定气阀。 （）选定辅助元件。 （6）根据 d、d、t、s、b、l 及密封防尘形式进行结构设计画装配图、零件图（如 选用通用气缸，则可按产品样本或有关手册进行选取） 。 （7）根据气缸的工作要求，确定技术条件，包括确定零件的材料、热处理、精度、 表面粗糙度等方面的要求。 4.3 气缸控制阀的选择与使用 4.3.1 气动控制阀的类型 气动控制阀按其功用可分为压力控制阀、流量控制阀、与方向控制阀三大类。 4.3.2 气压控制阀的选择 4.3.2.1 确定阀的类型 根据使用要求与条件确定阀的类型。需要远距离控制时，采用电 控阀较气控阀反应速度快；但在易燃、易爆、潮湿和粉尘多的环境中，不宜采用电控阀。 要求密封