毕业设计（论文）-推土机铲臂右支架加工工艺及铣开夹具设计（全套图纸） .pdf

1 摘 要 本次毕业设计的任务是针对生产实际中的一个零件东方红75 推土机 铲臂右支架，制定其机械生产加工工艺规程。该毕业设计论文主要由八章构成， 分别是绪论、零件图的工艺分析、机械加工工序的安排、确定毛坯余量及毛坯尺 寸、确定切削用量和基本时间、专用机床夹具的设计、设计总结、谢辞以及参考 文献。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 该零件的工艺过程总共包括了十四道工序，可分类为铣平面、镗内孔、钻孔、 扩孔、攻螺纹、倒角、铣开、去毛刺等工序。由于所加工的推土机铲臂右支架是 带孔的零件，55mm 孔不但是精度要求最高的孔，而且也是该零件的设计基准、 装配基准与测量基准，所以加工此孔时需要经过粗镗、半精镗、精镗三道工序加 2 工而成，而其他表面的加工都为粗加工，经一道工序即可完成。 在设计专用夹具时， 是以设计用于加工推土机铲臂右支架二个 43.5mm 孔的 专用的钻床夹具为例展开的。在设计完成的基础上并对该夹具进行了定位误差分 析、夹紧力的计算以及精度校核，以确保该专用钻床夹具满足零件加工要求。 本论文从机械加工工艺分析对零件进行制造和研究，用二维 cad 制图软件完 成右支架的零件图和毛坯图、夹具的总装配图。 关键词：右支架；加工工艺；夹紧力；定位基准。 3 abstract the graduation design task is one of the parts in actual production dongfanghong - 75 bulldozers shovel - to establish the right bracket arm mechanical processing procedure. the graduation design thesis consists eight chapters and introducts respectively the technology of part drawing, machinery processing process arrangement, making sure blank surplus and blank dimensions, making sure cutting dosages and basic time, special machine tool fixtures design, designs summary, the thank- you speech actually and reference. the components of the process altogether include 14 procedures which could be classified as milling plane, boring in the hole and drilling, reaming, tapping screw, chamfering, milling process such as open, deburring. because the bulldozer right shovel arm has holes. 55mm hole is not only the highest accuracy but also the parts hole design datum, the assembly datum and the measurement datum, so processing of this holes need through three procedure including thick boring, half fine boring, fine boring to process. other surface processing is all rough machining which need one procedure to finish. the designing of special jig is special drill press fixture which is used for machining bulldozers shovel arm right bracket two 43.5 mm hole dedicated drilling. on the basis of completing the design the positioning error analysis is carried on, clamping force is calculated and the fixture accuracy is checked to ensure that this special drill press fixture meet parts processing requirements. 4 in the paper the machining process of spare parts manufacturing is analyzesd. the right bracket parts drawing, blank figure, and the fixture detail drawings are completed by using two- dimensional cad drawing software. key words： right bracket; processing technology; clamping force; locating datum. 5 目目 录录 1 绪论绪论 7 1.1 本设计的内容及意义 . 7 1.2 推土机发展概况 . 7 1.3 本课题的指导思想 . 8 1.4 应解决的主要问题 . 8 2 零件图的工艺分析零件图的工艺分析 9 2.1 零件的功用分析 . 9 2.2 零件的工艺分析 . 10 3 机械加工工序的安排机械加工工序的安排 12 3.1 确定零件的生产类型 . 12 3.2 确定毛坯制造形式 . 12 3.3 选择定位基准 . 13 3.4 选择加工方法 . 14 3.5 制定工艺路线 . 15 3.5.1 制定工艺路线应考虑的问题 . 15 3.5.2 工艺路线安排 . 16 3.6 加工设备与工艺设备的选择 . 18 3.6.1 选择加工设备 . 18 3.6.2 选择夹具 . 18 3.6.3 选择刀具 . 19 3.7 确定工序尺寸 . 20 4 确定毛坯余量及毛坯尺寸确定毛坯余量及毛坯尺寸 21 4.1 确定加工余量 . 21 4.2 确定毛坯基本尺寸 . 23 4.3 确定毛坯尺寸公差 . 23 5 确定切削用量和基本时间确定切削用量和基本时间 25 5.1 工序 05（粗铣顶面 a）切削用量及其基本时间的确定 25 5.2 工序 10（粗铣底面 b，工艺凸台 c 面）切削用量及其基本时间的确定 28 5.3 工序 15（粗镗 49mm孔及退刀槽 356mm）切削用量及基本时间的确定 31 6 5.4 工序 20（粗镗 55mm孔及倒角 c2）切削用量及基本时间的确定 . 34 5.5 工序 25（半精镗 55mm孔）切削用量及基本时间的确定 . 37 5.6 工序 30（扩 243.5mm孔）切削用量及基本时间的确定 . 40 5.7 工序 35（243.5 孔倒角 c2）切削用量及基本时间的确定 42 5.8 工序 40（钻 620mm孔）切削用量及基本时间的确定 43 5.9 工序 45（钻 4m20 螺纹底孔 18mm）切削用量及基本时间的确定 46 5.10 工序 50（精镗 55mm孔及倒角 c2）切削用量及基本时间的确定 . 49 5.11 工序 55（铣开工序）的切削用量及其基本时间的确定 52 5.12 工序 60（扩上盖 421mm孔）切削用量及基本时间的确定 . 54 5.13 工序 65（倒角底孔并攻支架体螺纹 4m202）切削用量及基本时间的确定 . 57 5.14 工序 70：去毛刺、清洗、检验。 60 6 铣开专用夹具的设计铣开专用夹具的设计 61 6.1 接受设计任务、明确加工要求 . 61 6.2 夹具设计 . 61 6.3 定位误差的计算与分析 . 64 6.4 夹具设计及操作的简要说明 . 66 7 结论结论 67 谢辞谢辞 . 69 参考文献参考文献 . 71 7 推土机铲臂右支架加工工艺及铣床夹具设计 1 绪论 1.1 本设计的内容及意义 本次毕业设计的内容分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部 分。它既是机械类专业重要的实践教学环节，也是教学的薄弱环节，通过本次毕 业设计，旨在加强对专业知识的强化，培养设计机械加工工艺规程和机床专用夹 具的工程实践能力，为以后走上工作岗位打下基础。 1.2 推土机发展概况 履带式推土机是由美国人 benjamin holt 在 1904 年研制成功的，它是在履带 式拖拉机前面安装人力提升的推土装置而形成，当时的动力是蒸汽机，之后又先 后研制成功由天然气动力驱动和汽油机驱动的履带式推土机，推土铲刀也由人力 提升发展为钢丝绳提升。随着技术的不断进步，目前推土机动力已经全部采用柴 油机，推土铲刀和松土器全部由液压缸提升。由于履带式推土机具有较好的附着 性能，能发挥更大的牵引力，因此在国内外，其产品得到了广泛的应用。 我国生产推土机，是新中国成立以后才开始的。最初是在农用拖拉机上加装 推土装置。随着国民经济的发展，大型矿山、水利、电站和交通等部门对中大型 履带式推土机的需求不断增加，我国中大型履带式推土机制造业虽有较大发展， 但已不能满足国民经济发展的需要。为此，自 1979 年以来，我国先后从日本小 松公司和美国卡特彼勒公司引进了履带式推土机生产技术、工艺规范、技术标准 及材料体系，经过消化吸收和关键技术的攻关，形成了目前以,20 世纪 80- 90 年 代小松技术产品为主导的格局。 8 1.3 本课题的指导思想 毕业设计是在学完了机械制造技术基础等相关课程并进行了生产实习之后的 一个重要教学环节。通过设计能获得综合运用过去所学的全部课程进行机械制造 工艺及结构设计的基本能力，为以后走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它 要求综合运用相关专业课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和 机床专用夹具的设计。 1.4 应解决的主要问题 巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验； 加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料； 树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力； 通过对推土机铲臂右支架的机械制造工艺的设计，使我们在机械制造工 艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，专用夹具设 计以及编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会 拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理 并能保证加工质量的专用夹具的能力。 通过零件图，装配图绘制，使我们对于 autocad 绘图软件的使用能得到 进一步的提高。 9 2 零件图的工艺分析 2.1 零件的功用分析 题目所给的零件是东方红75 推土机铲臂右支架 5.它位于推土机的前部， 其作用是用来支撑铲臂上油缸 3 的支座，如图 2- 1 所示。推土机在工作过程中， 其铲臂 1 应能绕其回转中心上下摆动。摆动的动力是由油缸 3 提供的。通过油缸 油腔的进油与出油，可使得油缸活塞杆 2 伸出与缩回，从而实现铲臂 1 的上下摆 动。同时，油缸 3 和活塞杆 2 本身亦需做微幅摆动。活塞杆 2 伸出端与铲臂 1 铰 接，油缸 3 的尾部与轴线固定的轴 4 铰接。右支架 5 的作用是在轴 4 的一端对其 进行固定.右支架5都分上盖和支架座两部分， 每一部分都有一与轴接触的55mm 半圆孔，上盖与支架座通过螺钉与轴 4 连接在一起。支架体上有轴线空间交叉成 4715的两个 43.5mm 的叉孔， 叉孔与杆 6 焊死。 杆 6 的另外一端与一块钢板 7 焊接在一起，钢板 7 与推土机底盘铆接，最终把轴 4 与底盘固定在一起。从零件 的实际功用看，右支架 5 的主要作用是连接与紧固。 1- 铲臂 2- 活塞杆 3- 油缸 4- 轴 5- 右支架 6- 杆 7- 钢板 图 2- 1 右支架功用是意图 10 2.2 零件的工艺分析 从零件图 2- 2 上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内 孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是 55mm 孔，公差等级达到 it7 级，表面 粗糙度为 ra1.6m。该孔是右支架的主要设计基准。从表面间的位置精度要求来 看，a、b 两端面（即前、后两端面）应与 55mm 孔轴线垂直，两个 43.5mm 孔的轴线应垂直与 55mm 孔轴线，且两 43.5mm 轴线的夹角应为 4715，夹 角顶点在 55mm 孔的轴线上。 从工艺上看，43.5mm 孔的轴线对 55mm 孔的轴线的垂直度要求为 0.2 100，相当于公差等级 10 级，可以通过使用专用夹具来保证。55mm 孔公差等 级为 it7 级，表面粗糙度为 ra1.6m，可通过精镗保证。平面 a、b 用于轴的轴 向定位，小凸台 c 平面与 b 平面在同一平面上，在零件的工作过程中不起作用。 由于工艺凸台 c 平面面积较小，为保证铸件质量，将 b、c 平面取为浇铸的底面 位置，将 a 面作为浇铸时的顶面位置。 对右支架零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整、尺寸、公 差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。 11 图 2- 2 右支架零件图 12 3 机械加工工序的安排 3.1 确定零件的生产类型 按设计任务书，东方红75 推土机年产量为 4000 台/年，其上有左、右支 架各一件。若右支架备品率为 8%，机械加工废品率为 1%，则该零件的年生产纲 领为 ()()%1%8114000%1+=+=qnn件/年=4360 件/年 （3- 1） 可见，右铲臂支架的年生产量为 4360 件。推土机铲臂支架可看成独立的一 部分，属轻型机械。因此，根据表，有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件 的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的 工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。 3.2 确定毛坯制造形式 由该零件的功用及推土机的工作状况知，铲臂支架与连接支架上盖与支架座 的螺钉承受的都是冲击性载荷，故要求该支架材料应具备较高的强度与抗冲击能 力。 因此， 原设计单位选用了既满足要求， 价格有相对低廉的铸钢材料 zg310- 570， 因此可以确定毛坯的制造形式为铸造。一般工程用铸钢的特性和应用见表。由于 该支架为成批生产， 由表可知， 选择砂型机器造型， 铸钢件的公差等级为 ct9 级。 该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。由 于在 55mm 孔的轴线方向上还有一个 49mm 孔，从减少加工余量考虑，此处 的毛坯孔可以与 55mm 的毛坯孔一起铸成阶梯孔。2 个 43.5mm 孔径也较大， 因此在铸造时也应铸成出毛坯孔。 13 3.3 选择定位基准 定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理 的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化 工艺装备结构与种类、提高生产率。 精基准的选择 精基准的选择原则为：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为 基准原则。可根据以上原则进行精基准的选择。 右支架是带孔的零件。55mm 孔不但是精度要求最高的孔，而且也是零件 的设计基准。装配基准与测量基准。为避免由于基准不重合而产生的误差，保证 加工精度，应选 55mm 孔为基准，即遵循“基准重合”的原则。同时为了定位可 靠，使加工过程稳定、减小振动，还可选 b、c 平面为精基准。即选 55mm 孔 及地面 b、工艺凸台面 c 所构成的组合平面作为精基准，以一个长孔与一个大端 面定位。为了避免过定位可采用 55mm 孔一段短孔与端面的组合，或采用 55mm 孔长孔与 55mm 孔一小部分端面的组合。考虑到该零件精度不是太 高以及加工时的稳定性，最终选底面 b 和工艺凸台 c 作为第一定位基准，限制三 个自由度，55mm 短孔作为第二定位基准，限制二个自由度。为了限制右支架 绕 55mm 孔中心线的旋转自由度，还可选二个 43.5mm 孔之一的外缘表面作 为第三定位基准，在此设置一个挡销。在右支架的加工过程中，该组合表面还可 作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原 则。 粗基准的选择 14 粗基准的选择原则为：合理分配加工余量的原则、保证相互位置的要求的原 则、便于装夹的原则。 55mm 孔为重要表面，加工时要求余量小而均匀，因此应选择该 55mm 长孔为粗基准。但此时的定位、夹紧装置结构复杂。考虑到该零件精度要求不是 太高，可选底面 b 与工艺凸台面 c 的组合表面作为粗基准，这样可使定位和加紧 方便、可靠。由于采用机械造型，铸件有一定的精度，基本可以保证 55mm 孔 的加工余量均匀。 又上可看出，粗、精基准选择结果基本上是一致的，均选择了底面 b 与工艺 凸台面 c 所构成的组合表面。 3.4 选择加工方法 平面的加工 平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，面 a 与面 b 的粗糙度要求 ra12.5m，其距离尺寸 100mm 为未注公差尺寸。由表 5- 5，根据 gb/t1804- 2000 规定，选用中等级m，相当于 it13 级，故可考虑粗车或粗端 铣，但但车削加工底面的工艺凸台 c 时会出现断续车削，冲击较大，故选择端铣 加工方式。 孔及退刀槽的加工 孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于已铸出 55mm 孔和 49mm 孔的阶梯型毛坯，可采取在车床上镗孔的方式。原因之一是该零件的结构紧凑， 重量也不大，适用于车削加工；原因之二是该零件精度不是很高，使用车床镗孔 较为经济。 15 对于 49mm 孔，其公差等级为 it14，退刀槽属未注公差尺寸，两孔都可一 次镗出。55mm 孔的公差等级为 it7 级，表面粗糙度要求为 ra1.6m，可采取 粗镗半精镗精镗的加工方式。 对于右支架座上四个 m20mm 螺纹底孔及 6 个 20mm 孔，都属于未注公差 尺寸，可在实体上一次钻出。对于二个 43.5mm 孔，要求其轴线与 55mm 孔 轴线垂直，且二个 43.5 孔轴线夹角成 4715，考虑到毛坯上已有预铸孔，可 采取一次扩孔实现。加工方法有两种：用麻花钻扩孔； 用扩孔钻扩孔。在实 际生产中常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。由表 6- 3 知钻孔的公差等级为 it12it13，可以满足加工要求，故这里使用锥柄麻花钻进行扩孔。 螺纹加工 右支架座上 4 个 m20mm 螺纹孔应采取攻螺纹的方式。在攻螺纹工序之前应 设置一道倒角工序，或在本工序中应先设一道倒角工步，以避免折断丝锥，使攻 螺纹顺利进行。 零件的剖开 右支架最终要分成上盖与支架座两部分，剖分面表面粗糙度要求为 ra12.5m，中心面应通过 55mm 孔的轴线。可利用心轴定位将其一次或分两次 在铣床上用锯片铣刀铣开。为使定位方便及使夹具的结构简单采取在一个工序中 分两次安装铣开的方法，即在卧铣刀杆上装有两把锯片铣刀，分别用于铣开右支 架的一半。 3.5 制定工艺路线 3.5.1 制定工艺路线应考虑的问题 16 右支架零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床并配 以专用夹具。在安排本零件工艺路线的过程中主要考虑了以下几个方面： 底面 b 与 55mm 孔一部分短孔为精基准，同时底面 b 也是粗基准，根据 “先面后孔”和“基面先行”的原则，最先开始加工顶面 a 与底面 b，底面 b 与工艺 凸台面 c 属于同一平面，装卡后一次加工。 右支架加工表面中 55mm 孔精度最高,一切工序都是围绕保证该孔的精 度开安排。根据“先主后次”的原则，55mm 孔应安排在工艺路线的前部进行， 但又不能一次加工到设计要求，否则在后续的工序中利用该表面定位加工一些次 要表面时，有可能损伤该表面。 “先粗后精”是针对整个工艺路线而言的，而并非只对某一表面而言。对于 55mm 孔，它是其他次要表面的基准，必须先加工出来。在具体处理时可将 55mm 孔半精加工后作为统一的精基准来加工其他次要表面，待这些次要表面 加工完成之后在对其精加工至图样要求。 3.5.2 工艺路线安排 如何安排工艺路线，一定要根据现场实际情况，具体情况具体分析。最终的 工艺路线安排如下： 工序 05：粗铣顶面 a 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面。 工序 10：粗细底面 b、工艺凸台 c 面 定位基准：顶面 a。 工序 15：粗镗 49mm 孔（工步一）及退刀槽 356mm（工步二） 17 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面及 55mm 毛坯孔。 工序 20：粗镗 55mm 孔（工步一）及倒角 c2（工步二） 定位基准：顶面 a 及 49mm 孔。 工序 25：半精镗 55mm 孔 定位基准：顶面 a 及 49mm 孔。 工序 30：扩 243.5mm 孔 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面、55mm 孔及 43.5mm 孔外 缘。 工序 35: 243.5mm 倒角 c2 定位基准： 底面 b、 工艺凸台 c 面、 55mm 孔及 43.5mm 孔外缘。 工序 40：钻 620mm 孔 定位基准：底面 b。工艺凸台 c 面。55mm 孔及一个 43.5mm 孔。 工序 45：钻 4m202 螺纹底孔 18mm 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面、55mm 孔及一个 20mm 孔。 工序 50：精镗 55mm 孔（工步一）及倒角 c2（工步二） 定位基准：顶面 a 及 49mm 孔。 工序 55；铣开（两次安装） 安装一：铣开零件一侧 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面、55mm 孔及一个 20mm 孔。 安装二：铣开零件另一侧 18 定位基准：底面 b、工艺凸台 c 面、55mm 孔及铣开的切口。 工序 60：扩上盖 621mm 孔 定位基准：剖分面、55mm 半圆孔及一端面。 工序 65：4m202 底孔倒角（工步一） 、攻 4m202 支架座螺纹（工步二） 定位基准：55mm 半圆孔、端面及一个 20mm 孔。 工序 70：去毛刺、清洗、检验。 3.6 加工设备与工艺设备的选择 3.6.1 选择加工设备 最终选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各 工序机床如下： 工序 05、10 铣平面：xa5032 立式升降台铣床，主要技术参数见表 5- 74； 工序 15、20、25、50 镗孔：由于加工的零件外轮廓尺寸不大，故宜在车床 上镗孔，选择常用的 ca6140 卧式车床。同时，由于使用时间长短的不同，各机 床的精度也不同，在选择机床进行粗、精加工工序时应不同； 工序 30、35 扩孔、倒角：z35 摇臂钻床，主要参数见表 5- 63； 工序 40、45 、60、65 钻孔、攻螺纹：z3025 摇臂钻床，主要技术参数见 表 5- 61； 工序 55 铣开：xa6132 卧式铣床，主要技术参数见表 5- 144； 3.6.2 选择夹具 对于成批生产的零件，大多数采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方 便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用通用夹具。本机械加工工艺规程中所 19 有工序均采用了装用机床夹具，需专门设计、制造。 3.6.3 选择刀具 在右支架的加工中，采用了铣、镗、钻、扩、攻螺纹等多种加工方式，与之 相对应，初选道具的情况如下： 铣刀 工序 05、10 中顶面 a、底面 b 采用端铣刀来进行加工。工序 05 中要求铣削深度为 p a =4mm，工序 10 要求铣削深度为 p a =3mm，铣削宽度均为 w a =94mm。根据表 5- 140，选用高速钢镶齿套式端铣刀。由表 5- 141 知所需铣刀 直径为 110130mm。查表 5- 143 知，满足加工要求的铣刀直径 d=125mm，孔径 d=40mm，宽 l=40mm，齿数 z=14。 工序 55 中铣开加工所用铣刀，根据工件尺寸，由表 5- 144 知，选用中齿锯片 铣刀（gb6120- 1996）,直径 d=160mm，孔径 d=32mm，宽 l=5mm，齿数 z=48。 镗刀 在车床上加工的工序， 一般都选用硬质合金刀具。 加工钢制零件可 采用 yt 类硬质合金，粗加工时用 yt5，半精加工时用 yt15 精加工时用 yt30， 且均可采用 r =45，直径为 20mm 的圆形镗刀进行加工。 钻头 从零件要求和加工经济性考虑， 采用锥柄麻花钻头 （gb 1438- 2008） 完成加工工序。工序 30 中，采用麻花钻扩孔，由表 5- 84 知，选用 d=43.5mm 的 高速钢锥柄麻花钻；工序 35 中，采用锪钻进行倒角；工序 40 中，选用 20mm 的麻花钻钻 6 个 20mm 孔；工序 45 中，由表 5- 80 知，钻 m20mm 螺纹底孔的 钻头直径为 18mm，由表 5- 84 知，选用 d=18mm 的高速钢锥柄麻花钻。 丝锥 根据表 5- 21 可知， 选用 m202 细柄机用丝锥 （摘自 gb 3464- 2007） 完成攻螺纹工序。 20 3.7 确定工序尺寸 确定工序尺寸时，对于加工加工精度较低的表面，只需粗加工工序就能保证 设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下偏差也按设计规定。当加工表面 精度较高时，往往要经过数道工序才能达到要求。对于右支架的加工要求可知， 只有 55mm 的孔加工表面精度要求比较高，其他表面只需经粗加工工序就能保 证设计要求。因此只需计算 55mm 孔的工序尺寸、余量及公差。 55mm 孔的加工需要经过三道工序，并且定位基准与工序基准重合。由前 知其总加工余量为 6mm，其公差等级为 it7 级。参考卧式铣镗床的切削用量和加 工精度参数，由 5- 3 和表 6- 8 知精镗时直径上切深 p a =0.61.2mm 表面粗糙度为 ra6.31.6m， 孔径公差带为 h6h8； 半精镗时， p a =1.53mm、 ra2512.5m， 孔径公差带为 h8h9； 粗镗时 p a =58mm、 ra25m， 孔径公差带为 h10h12。 按照上述方法，确定 55mm 孔的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度如 表 3- 1： 表 3- 1 55mm 孔加工各工序要求 加工表面：55mm 孔 精镗 半精镗 粗镗 毛坯 工序双边余量/mm 0.5 1.5 4 工序尺寸及公差/mm 550.015 74.00 0 .554 + 19.00 0 53+ 491 表面粗糙的/m 1.6 6.3 25 21 4 确定毛坯余量及毛坯尺寸 4.1 确定加工余量 如图 4- 1 所示为右支架毛坯图。该支架材料为 zg310- 570，屈服强度 s =310mpa，抗拉强度 b =570mpa,采用砂型机器造型，且为成批生产。下面确 定各加工表面的尺寸公差与加工余量。 参考 机械制造技术基础课程设计指南 第五章“铸件尺寸公差与机械加工余 量”确定如下。 图 4- 1 右支架毛坯简图 求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸可知长：132mm；宽： 100mm 高：170mm，故最大轮廓尺寸为 170mm。 选取公差等级 it 由表 5- 1，铸造方法按机器造型、铸件材料按铸钢件 得公差等级为 it8it12 级，此处选取为 it9 级。 22 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 it，由表 5- 3 查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。 求机械加工余量等级 由表 5- 5，铸造方法按机器造型，铸件材料按铸 钢件，得机械加工余量等级范围为 fh 级，取为 h 级。 求 rma （要求的机械加工余量） 因顶面 a 为铸造顶面， 故加大取 4mm， 其余加工表面加工余量均取 3mm。所以，由表 5- 4 查得最大轮廓尺寸为 170mm， 机械加工余量等级为 h。 表 4- 1 右支架各加工表面加工余量 加工表面 单边余量/mm 双边余 量/mm 备注 55mm 孔、 49mm 孔 3.0 6.0 基本尺寸取孔轴向长度尺寸 100mm 顶面 a 因铸造顶面， 故加大取 4.0 面 a、面 b 为双侧均加工，并考 虑铸造情况， 基本尺寸为 100mm 底面 b 3.0 2 个 43.5mm 孔 3.0 6.0 基本尺寸为孔深尺寸 68mm 零件重量约为 7.4kg 加上加工余量，经过估算，毛坯重量约为 9.5kg。 23 4.2 确定毛坯基本尺寸 4m20、620 的孔较小，毛坯应铸成实心。a 面和 b 面属双侧加工，应 由式（5- 2）求出，即： r=f+2rma=100+4+3=107mm （4- 1） 55mm 孔属于内腔加工，应由公式 5- 3 求出，即： r=f- 2rma=55- 23=49mm （4- 2） 49mm 孔属于内腔加工，应由公式 5- 3 求出，即： r=f- 2rma=49- 23=43mm （4- 3） 43.5mm 孔属于内腔加工，应由公式 5- 3 求出，即： r=f- 2rma=43.5- 23=37.5mm （4- 4） 式中：r 为铸件毛坯的基本尺寸； f 为最终机械加工后的尺寸；rma 为机械加工余量。 所得毛坯尺寸如表 4- 2 所示： 表 4- 2 右支架毛坯尺寸 零件尺寸/mm 单边加工余量/mm 毛坯尺寸/mm 100 顶面 a 为 4，底面 b 为 3 107 55 3 49 49 3 43 43.5 3 37.5 4.3 确定毛坯尺寸公差 由表 5- 3 查得各铸件加工尺寸公差如表 4- 3 所示： 24 表 4- 3 右支架铸件加工尺寸公差 毛坯尺寸/mm 公差/mm 按“对称”标注 结果/mm 107 2.5 1.25 1071.25 49 2.0 1 491 43 2.0 1 431 37.5 1.8 0.9 37.50.9 25 5 确定切削用量和基本时间 切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定的方法是先确定 背吃刀量 p a ，进给量 f，而后确定切削速度 v。不同的加工性质，对切削加工 的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也有所不区别。 5.1 工序 05（粗铣顶面 a）切削用量及其基本时间的确定 切削用量 本道工序是粗细端面，已知加工材料为 zg310- 570, b =570mpa,铸件无 外皮，机床为 xa5032 型立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其 参数：直径 d=125mm，孔径 d=40mm，宽 l=40mm，齿数 z=14.根据表 5- 143 确定铣刀角度，选择前角 0 =20，后角 0 =12，主偏角= 60 r ，螺旋角 =10。已知铣削宽度 e a =94mm，铣削背吃刀量 p a =4mm。 确定每齿进给量 z f 根据表 5- 74 知 xa5032 型立式铣床的主电动 机功率为 7.5kw，查表 5- 144 知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工钢料 时，每齿进给量 z f =0.080.15mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大， 选择最小的吃进给量 z f =0.08mm/z 选择铣刀钝磨标准和耐用度 根据表 5- 148，用高速钢镶齿端铣 刀粗加工钢料时，选择铣刀后刀面磨损极限为 1.8mm，已知铣刀直径 d=125mm，查表 5- 149 经插值的端铣刀的合理耐用度 t=150min。 确定切削速度 和工作台每分钟进给量 mz f 根据表 2- 17 中公式计 算： 26 v u e y z x p m q v k zafat dc vuvv = v v （5- 1- 1） 式中：.1015 . 0 2 . 0y1 . 025 . 0 41 v =、 vvvvv uxqc、 m=0.2、t=150min、4= p amm. 查表 5- 72 得：08 . 0 = z fmm/z，94= e amm，z=14，d=125mm，0 . 1= v 有： 0 . 1 149408 . 0 4150 12541 1 . 015 . 0 2 . 01 . 02 . 0 25 . 0 =v=22.5m/min 则所需铣床主轴转速： 32.57 125 5 . 2210001000 = = d v nr/min 根据 xa5032 型立式铣床转速表，选择 n=60r/min=1r/s，则实际切削速度 v： 1000 60125 1000 = dn v=23.55m/min 工作台每分钟进给量 mz f为： mz f= z f zn=0.081460=67.2mm/min 根据 xa5032 型立式铣床工作台进给量表 5- 73，选择标准纵向进给量，选取 mz f=60mm/min，则实际的每齿进给量为： zmm zn f f mz z / 6014 60 =0.071mm/z 校验机床功率根据表 2- 18 的计算公式，铣削时的功率 c p （kw）和 切削力 z f 的计算公式为： 100060 c = vf pc (kw) （5- 1- 2） 27 c ff fff f wq u e y zpf k nd zafac f x c = （n） （5- 1- 3） 式中： ，0w.11u.80y5.90x788= fffff c，mm4a.11q= pf min/ r60nmm125dmin/mm5.523v14zmm94az/mm71.00f 0ez =， 所以切削力 z f 为： nnf5.133362.90 125 149471.004788 .11 .11.805.90 c = = 切削时的功率 m p 为： 100060 5.5235.13336 m =pkw=1.31kw xa5032 铣床主电动机功率为 7.5kw，故所选切削用量合适。最后所确定的 切削用量为：min/60min/60n/071 . 0 mm4mmfrzmmfa mzzp =，。 基本时间 j t 根据表 2- 28 知， r 90的端铣刀对称铣削的基本时间 j t 为： mz f lll t 21 j + = （5- 1- 3） 其中：l工件铣削部分长度，单位 mm； 1 l 切入行程长度， 单位 mm ，1 ( tan )(5 . 0 22 1 += r p e a addl 2） 2l 切出行程长度，单位 mm， 2 l =13 28 mz f工作台每分钟进给量，单位 mm/min。 已知： mz f=60mm/min，l=94mm， 2 l =1mm， 1 l =0.5（125- + 60tan 4 94-125 22 ）+（12）=25mm， 1 l + 2 l =26mm； 所以：min 60 2694+ = j t=2min。 5.2 工序 10（粗铣底面 b，工艺凸台 c 面）切削用量及其基本时间的 确定 切削用量 本道工序是粗细端面，已知加工材料为 zg310- 570, b =570mpa,铸件无 外皮，机床为 xa5032 型立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其 参数：直径 d=125mm，孔径 d=40mm，宽 l=40mm，齿数 z=14.根据表 5- 143 确定铣刀角度，选择前角 0 =20，后角 0 =12，主偏角= 60 r ，螺旋角 =10。已知铣削宽度 b 面为 e a =94mm。 确定每齿进给量 根据表 5- 74 知 xa5032 型立式铣床的主电动机 功率为 7.5kw，查表 5- 144 知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工钢料时， 每齿进给量 z f =0.080.15mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大，选择 最小的吃进给量 z f =0.08mm/z 选择铣刀钝磨标准和耐用度 根据表 5- 148，用高速钢镶齿端铣刀 粗加工钢料时， 选择铣刀后刀面磨损极限为 1.8mm， 已知铣刀直径 d=125mm， 查表 5- 149 经插值的端铣刀的合理耐用度 t=150min。 确定切削速度 v 和工作台每分钟进给量 mz f 根据表 2- 17 中公式计 29 算： v u e y z x p m q v k zafat dc vuvv = v v （5- 2- 1） 式中：.1015 . 0 2 . 0y1 . 025 . 0 41 v =、 vvvvv uxqc、 m=0.2、t=150min、3= p amm. 查表 5- 72 得：08 . 0 = z fmm/z，94= e amm，z=14，d=125mm，0 . 1= v 有： .80 149408 . 0 3150 12541 1 . 015 . 0 2 . 01 . 02 . 0 25 . 0 =v=23.28m/min 则所需铣床主轴转速： 1.359 125 28.2310001000 = = d v nr/min 根据 xa5032 型立式铣床转速表，选择 n=60r/min=1r/s，则实际切削速度 v： 1000 60125 1000 = dn v=23.55m/min 工作台每分钟进给量 mz f为： mz f= z f zn=0.081460=67.2mm/min 根据 xa5032 型立式铣床工作台进给量表 5- 73，选择标准纵向进给量，选取 mz f=60mm/min，则实际的每齿进给量为： zmm zn f f mz z / 6014 60 =0.071mm/z 校验机床功率根据表 2- 18 的计算公式，铣削时的功率 c p （kw）和 切削力 z f 的计算公式为： 30 100060 c = vf pc (kw) （5- 2- 2） c ff fff f wq u e y zpf k nd zafac f x c = （n） （5- 2- 3） 式中： ，0w.11u.80y5.90x788= fffff c，mm3a.11q= pf min/ r60nmm125dmin/mm5.523v14zmm94az/mm71.00f 0ez =， 所以切削力 z f 为： nnf5.425382.90 125 149471.003788 .11 .11.805.90 c = = 切削时的功率 m p 为： 100060 5.5235.42538 m =pkw=0.996kw xa5032 铣床主电动机功率为 7.5kw，故所选切削用量合适。最后所确定的 切削用量为：min/60min/60n/071 . 0 mm3ammfrzmmf mzzp =，。 基本时间 j t 根据表 2- 28 知， r 90的端铣刀对称铣削的基本时间 j t 为： mz f lll t 21 j + = （5- 2- 4） 其中：l工件铣削部分长度，单位 mm； 31 1 l 切入行程长度， 单位 mm ，1 ( tan )(5 . 0 22 1 += r p e a addl 2） 2l 切出行程长度，单位 mm， 2 l =13 mz f工作台每分钟进给量，单位 mm/min。 已知： mz f=60mm/min，l=94mm， 2 l =1mm， 1 l =0.5（125- + 60tan 3 94-125 22 ）+（12）=24mm， 1 l + 2 l =25mm； 所以：min 60 2594+ = j t=1.98min. 5.3 工序 15（粗镗 49mm 孔及退刀槽 356mm）切削用量及基本 时间的确定 本工序为粗镗及切退刀槽，已知条件与工序 05 相同，机床采用最常用 的 ca6140 卧式车床，工步 1 采用 yt5 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材 料由表 5- 112、表 5- 113 得刀具参数为主偏角= 45 r 、前角=10 0 、刃倾 角=5 s 、刀尖圆弧半径mmr6 . 0= 。选用杆部直径为 20mm 得圆形镗刀。 由表 5- 119 知镗刀的钝磨标准为 1.4mm，镗刀合理耐用度为 t=60min。工步 2 采用高速钢内孔切槽加工完成。 确定粗镗 49mm 孔的切削用量 确定背吃刀量 p a : 由前述可知粗镗是双边加工余量为 6mm，粗镗后 孔直径为 49mm，故单边余量为 3mm，即 p a =3mm。 确定进给量f: 根据表 5- 115，当粗镗钢料，镗刀杆直径为 20mm， 32 p a =3mm，镗刀伸出长度为 100mm 时，f=0.150.25mm/r。按 ca6140 车 床的进给量（表 5- 57） ，选择f=0.20mm/r。 确定切削速度 v ： 根据表 2- 8 的计算公式确定切削速度 k fat c yx p m = （5- 3- 1） 式中，291= c，15 . 0 = x，20 . 0 = y，m=0.20。因本例中的加工条件与公 式条件不完全相同，故需根据表 2- 9 对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度 t=60min，的修正系数 v t k=1.0；根据工件材料570= b mpa，得修正系数 18 . 1 =