设计卧式柱塞泵泵体的加工工艺规程及铣上平面的专用夹具.doc

工艺装备课程设计说明书工艺装备课程设计说明书 设计题目：设计卧式柱塞泵泵体的加 工工艺规程及铣上平面的专用夹具 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名： 2014 年 7 月 日 目 录 - I - 目目录录 第 1 章 绪 论 .1 1.1 课题背景及研究的目的和意义 .1 1.2 机械制造工艺与夹具的国内外发展现状.1 1.2.1 机械制造工艺与夹具的国外发展 .1 1.2.2 机械制造工艺与夹具的国内发展.2 1.3 本文研究课题 .3 第 2 章 机械加工工艺规程设计 .4 2.1 卧式柱塞泵的工艺分析 .4 2.2 选择毛坯种类及制造方法 .4 2.3 拟定卧式柱塞泵的机械加工工艺过程 .4 2.3.1 选择定位基准 .4 2.3.2 选择加工方法 .6 2.4 工序设计 .7 2.4.1 选择机床和工艺装备 .7 2.4.2 确定加工余量及工序尺寸 .9 2.4.3 确定切削用量 .9 2.4.4 确定工时定额 .20 第 3 章 专用机床夹具设计 .22 3.1 定位方案的确定与定位元件的选择 .22 3.2 夹紧方案的确定与夹紧机构的设计 .22 3.3 夹具体的设计 .22 3.4 夹具精度分析 .23 结 论 .25 参考文献 .26 致 谢 .27 附 录 .28 工艺装备课程设计说明书 - 1 - 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题背景及研究的目的和意义 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 机械制造工艺与夹具的国内外发展现状 制造业体现着一个国家的综合国力,是一个国家的经济支柱产业。世界正在 发生着较大的变化,机械制造工艺的发展对人民生活水平的提高有着非常重要的影 响。传统的机械制造行业不断吸收新的科技成果,并且将这些科技成果运用到机械 制造工艺,从而使现代机械制造工艺呈现服务增值、绿色化、极端化、高科技化、 信息化等趋势和特点。 1.2.1 机械制造工艺与夹具的国外发展 夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前,Joneja 以及 Ferreira 等人在进行 CAPP 方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅 助夹具设计(CAFD) 就夹具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V 等人提出的 自动夹具定位和夹紧的一种方法;De Meter EC 提出的利用机械杠杆原理进行定位 和夹紧位置选择的一种算法;Markus A 等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具 设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,自动夹具 结构设计( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC 等人提出了一个二维组合夹具元件 的配置算法。几乎所有的 AFCD 研究者都承认,在一个成功的 AFCD 系统中, 工 件的几何形状是一个关键因素。Nnaji B ,Alladin S 等人也对具有复杂几何形状的 工艺装备课程设计说明书 - 2 - 工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几 何体,比如多边形棱柱。Brost 和 Goldberg 提出了一个“完整”的算法用来 分析多边形工件的组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统,针对一个任意 存在的工件,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的 方案进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了 Brost 和 Goldberg 的算法。组合 夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步,Yu and Goldberg 的夹具加载规划 方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的 1.2.2 机械制造工艺与夹具的国内发展 我国于 80 年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发,在总 结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上,根据现代机械加工特征及夹具的 发展趋势,研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的 旋转可调性的优势,可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三 个系列的元件有机融为一体,可在一块多夹具基础板上,既能组装单个大工件夹具, 又能组装多个中小零件夹具,有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上,此系 统还设有孔系和槽系过渡元件,便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大 学麻建东和刘璇开发的组合夹具元件库,元件库模块的核心程序用 ObjectARX SDK2. 02 工具包开发,界面程序用 AU TOCAD 提供的对话框控制语言 DCL (Dialog Cont rol Language) 语言开发,在 VC + + 6. 0 下编译和联接,生成的 ARX 可执行程序在 AU TOCADR14 下直接加载运行。元件库可为使用者提供 7 类组 合夹具元件三维图形的浏览以及交互设计功能,并生成三维组合夹具构形图,在 CAD 环境中可进行修改或删除山东工业大学的徐志刚在“广义映射原理”的指 导下,开发了支持“top - down”风范的夹具设计软件自动化系统。吴玉光博士在 这个领域取得了较大的突破。提出孔系基础板组合夹具设计的系统方法。该方法 利用连杆机构原理自动确定由直线和圆弧组成定位边界的零件的全部候选定位方 案。并提出定位销可见锥概念和定位销转动支点的概念,进行定位方案的装卸方便 性分析。进一步提出瞬心三角形和同向边的概念,对工件进行可夹紧性分析,确定 工件边界的可夹紧范围。其理论水平在国内外相关领域内开拓了新的局面。 1.3 本文研究课题 柱塞泵是一种供油装置，常用于机器的润滑系统中。它的工作原理是：靠凸 轮旋转，由凸轮作用在弹簧压紧的柱塞上，使柱塞做往复运动，因而不断改变泵 腔的容积和压力，将润滑油吸入泵腔，并排到润滑系统中。在编制加工工艺时， 要考虑到各个接触面的各项精度以及形状与位置公差等。 工艺装备课程设计说明书 - 3 - 本文中详细记载了卧式柱塞泵机械加工工艺规程的制订过程以及专用夹具设 计过程等。 佳木斯大学工学学士学位论文 - 4 - 第第 2 章章 机机械械加加工工工工艺艺规规程程设设计计 2.1 卧式柱塞泵的工艺分析 柱塞泵体的加工是柱塞泵加工过程中的主要环节，它的加工质量好坏直接 影响着卧式柱塞泵的产品的性能和耐用性，从而提出零件的制造工艺方面的要求： 加工精度和加工表面质量。前者包括了零件的尺寸精度,形状精度和位置精度； 后者包括了零件表面的粗超度，波度，物理性能和机械性能；设计结构应能够加 工。在工件上应有足够的加工空间，以便刀具能够接近加工部位，如留有必要的 退刀槽和越程槽等；要能提高劳动生产率。如加工表面尽可能地安排在同一平面 或同一轴线上，以便采取多刀或多件加工的高效生产方法。 2.2 选择毛坯种类及制造方法 在制订零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工之前的毛坯种类及其 不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动 量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确的选择毛坯具有重大的技术经济 意义。 卧式柱塞泵的铸造采用的是铸铁制造，其材料是 HT150，硬度 HB 为 150- 200，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。 2.3 拟定卧式柱塞泵的机械加工工艺过程 该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度 要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于卧式柱塞泵来说，加工过程中的主要 问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由零件图的一些技术条件分析得知：卧式柱塞泵的尺寸精度，形状精度以及 位置机精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。 2.3.1 选择定位基准 1. 粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工 表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 工艺装备课程设计说明书 - 5 - 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。 （2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 （3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的 加工余量。 （4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定 位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需 经初加工。 （5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。 多次使用难以保证表面间的位置精度。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证卧式柱塞泵在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从卧式柱塞泵零件图分析可知， 选择下表面为加工粗基准。 2. 精基准的选择 精基准的选择一般遵循以下几种原则： （1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免 定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。 （3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准 反复加工。 （4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以 选择加工表面本身为基准。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固 可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证卧式柱塞泵在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从卧式柱塞泵零件图分析可知， 它的底平面、底平面四孔及右端大孔占有的面积较大，适于作精基准使用。但用 一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法， 则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面， 因为是专用夹具加工表面，所以也可以设计用一面两孔的加工基准。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 佳木斯大学工学学士学位论文 - 6 - 2.3.2 选择加工方法 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动 量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计卧式柱塞泵 的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从 加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求 及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 在选择各个表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素： （1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要 求，选择加工方法及分几次加工。 （2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单 件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加 工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削 加工。 （3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工； 而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 （4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方 法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 （5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要 求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再 选择前面各工序的加工方法。 1.平面的加工 由参考文献机械加工工艺手册表 2.1-12 可以确定，上下端面的加工方案为： 粗铣精铣（IT7IT9） ，粗超度为 Ra=6.3，一般不淬硬的平面，精铣的粗 超度可以较小。左端面的加工方案为粗车精车（IT7IT9） ，粗超度为 3.2。 2.孔的加工方案 由参考文献机械加工工艺手册表 2.1-11 可以确定，孔 50、42 的表面粗 超度为 Ra=1.6，所以加工顺序为粗镗精镗。左侧面孔 30 的深度，其加工 顺序为粗车精车。底面四个孔的加工顺序为钻孔锪孔。 螺纹孔的加工方法分别为：由于螺纹的表面粗超度都不高，所以选择钻底孔后攻 工艺装备课程设计说明书 - 7 - 螺纹，因为 M10 和 M14 的螺纹需要锪孔，所以加工顺序为钻锪攻。 2.4 工序设计 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备 等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机 床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。 但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数 和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提 高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生 产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。 2.4.1 选择机床和工艺装备 工序 1：粗铣底面；工件材料：HT200,铸造工件尺寸：宽度 94，长度 156； 加工要求：粗铣底面加工余量 3；机床：X51 立式铣床；刀具：端铣刀； 铣削宽度 ae100,深度 ap6,齿数 z=12,故根据简明手册表 3.1，取刀具直 径 d0=100。根据切削用量手册后表 3.2，选择刀具前角 00后角 016， 副后角 0=8，刃倾角：s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副 偏角 Kr=5。 工序 2：粗精铣上表面；1.粗铣上表面工件材料：HT200，铸造工件尺寸： 宽度 74，长度 74；加工要求：粗铣上端面加工余量 3；机床：X51 立式铣床；刀 具：端铣刀； 铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12,故根据简明手册表 3.1，取刀具直径 d0=100。根据切削用量手册后表 3.2，选择刀具前角 00后角 016，副后 角 0=8，刃倾角：s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 佳木斯大学工学学士学位论文 - 8 - Kr=5。 2.精铣上表面；工件材料：HT200,=170240MPa，铸造工件尺寸：宽度 b 74，长度 74；加工要求：精铣上端面加工余量 1；机床：X51 立式铣床；刀具： 端铣刀。 铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12,故根据简明手册表 3.1，取刀具直径 d0=100。根据切削用量手册后表 3.2，选择刀具前角 00后角 016，副后 角 0=8，刃倾角：s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。 工序 3：精铣底面；工件材料：HT200,=170240MPa，铸造工件尺寸：宽 b 度 94，长度 156；加工要求：精铣底面加工余量 1；机床：X51 立式铣床；刀具： 端铣刀； 铣削宽度 ae100,深度 ap6,齿数 z=12,故根据简明手册表 3.1，取刀具直 径 d0=100。根据切削用量手册表 3.2，选择刀具前角 00后角 016，副 后角 0=8，刃倾角：s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏 角 Kr=5。 工序 4：钻底端面 4X9 的孔；钻底端面孔，选择高速钢麻花钻头，其直径 为 9mm。钻头几何形状为（表 2.1 及表 2.2）：双锥修磨横刃， 。.4,2,55,12,5 . 3,702 ,1182 ,30 00 0 0 1 0 mmlmmbammbe o 工序 5：车左端面；工件材料：HT200，铸造工件尺寸：54；机床：C620； 刀具：（1）YT5 硬质合金可转位车刀，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，=，=， =， =， k =。 0 12 0 6 s 0 r k90 r 10 车 30 的孔；工件材料：HT200，铸造工件；机床：C620；刀具：（1）YT5 硬质合金内孔专用车刀，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：查切削用量简明手表 1.3，=，=， 0 12 0 6 =， =， k =。 s 0 r k90 r 10 工序 6：镗孔；工件材料：HT200，=170240MPa，铸造工件尺寸： 025 . 0 0 50 b 48；机床：T616； 刀具：（1）YT5 硬质合金镗刀，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 。 工艺装备课程设计说明书 - 9 - （2）车刀的几何形状：查切削用量简明手册表 1.3，=，=， = 0 12 0 6 s ， =， k =。0 r k90 r 10 粗镗底孔：工件材料：HT200，铸造工件尺寸：40；机床：T616 立式镗床； 刀具：YT30 硬质合金镗刀。 工序 8：钻 4-M6 螺纹底孔：工件材料：HT200，铸件；机床：Z525 立式钻床； 刀具：高速钢麻花钻，d=4mm，L=150 mm， l=100mm。刀具的几何形状：=11 0 =25 。 0 工序 11：钻 26 孔：工件材料：HT200，铸件；机床：Z525 立式钻床； 刀具：高速钢麻花钻，d=6mm，L=150 mm， l=100mm。刀具的几何形状： =11=25。 0 0 2.4.2 确定加工余量及工序尺寸 根据文献可知计算底面加工余量公式如下。 15 . 0 2 . 0 max Ce AA 式中 ： e余量值； 铸件的最大尺寸； max A 加工表面最大尺寸；A C 系数； 根据机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 查表得出各个加工面得加工余量。 经查机械制造工艺设计简明手册（以后简称简明手册）表 2.2-4 可得，上表 面的余量为 4，又由零件对上表面的表面精度 RA=3.2 可知，粗铣的铣削余量为 3，精铣的切削余量为 1。底面余量为 4.5，粗铣的铣削余量为 3，精铣余量 1.5，精铣后公差登记为 IT7IT8。各孔端面的余量为 3，粗铣的铣削余量为 2， 精铣余量为 1，精铣后公差登记为 IT7IT8，根据简明手册表 2.2-4 确定余量 2。孔的余量均为 2。 2.4.3 确定切削用量 工序 1：粗铣底面 1）确定切削深度 ap：根据手册等，选择 ap=3，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑， 从而可采用不对称端机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床）， 据切削手册表 3.3，选择每齿进给量 0.10-0.20mm/z,因为采用对称端铣，现取为 佳木斯大学工学学士学位论文 - 10 - 0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量简明手册（以后简称切削手册）表 3.7，铣刀刀齿后刀面 最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=100，故刀具使用寿命 T=180min（据切削 手册表 3.8）。 4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=100，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=322r/min,vft=490mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，mmae100mm ap 3245vC2 . 0qv15 . 0 xv 35 . 0 yv ，8 . 08 . 00 . 1 kkkSvMvv 2 . 0 uv 0pv32 . 0 mmin180T ，zmmf z /18. 0z12 将以上数据代入公式：min/ 8 . 196 mvc 确定机床主轴转速： 。根据简明手册表 4.2-36，选r/min209 1000 w c s d v n 择主轴转速为 210r/min。 根据简明手册表 4.2-36，选择,因此，实际进给量390mm/minv210r/min,n fc 和每分钟进给量为： = c v 1000 0n d 1000 21010014 . 3 m/min94.65m/min 0.15mm/zmm/z 12)390/(210/ v f ncfz z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许kw5 . 2Pcc 功率。 cc P3.375kw0.75kw4.5Pcm 故校验合格。最终确定: 。0.15mm/zfm/min94.65v390mm/sv210r/minnc3a zcfp ， 工序 2：粗精铣上表面 1.粗铣上表面 1）确定切削深度 ap 工艺装备课程设计说明书 - 11 - 根据手册等，选择 ap=3，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端 机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床），据切削手册表 3.3，选择每尺进给量 0.10-0.20mm/z,因为采用对称端铣，现取为 0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量简明手册（以后简称切削手册）表 3.7，铣刀刀齿后刀面 最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=80，故刀具使用寿命 T=180min（据切削 手册表 3.8）。 4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=100，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，mmae74mm ap 3245vC2 . 0qv15 . 0 xv 35 . 0 yv ，8 . 08 . 00 . 1 kkkSvMvv 2 . 0 uv 0pv32 . 0 mmin180T ，zmmf z /18. 012Z 将以上数据代入公式： min/266 8 . 0 122 . 07435 . 0 08 . 0 15 . 0 3180 2 . 0100245 32. 0 m vc 确定机床主轴转速：。根据简明手册表 4.2-36，选择r/min282 1000 w c s d v n 主轴转速为 300r/min。 根据简明手册表 4.2-36，选择,因此，实际进390mm/minv300r/min,n fc 给量和每分钟进给量为： = c v 1000 0n d 1000 30010014 . 3 m/min36.75m/min 0.1mm/zmm/z 12)390/(300/ v f ncfz z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许kw2 . 3Pcc 佳木斯大学工学学士学位论文 - 12 - 功率。 cc P3.375kw0.75kw4.5Pcm 故校验合格。最终确定: 。0.1mm/zfm/min36.75v390mm/sv300r/minnc3a zcfp ， 2.精铣上表面 1）确定切削深度 ap 根据手册等，选择 ap=1，两次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 fz 本工序为精加工，对称端机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立 式铣床），据切削手册表 3.3，选择每尺进给量 0.10-0.20mm/z,因为采用对称端 铣，现取为 0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量简明手册（以后简称切削手册）表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大 磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=100，故刀具使用寿命 T=180min（切削手册表 3.8）。 4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=100，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，mmae74mm ap 1245vC2 . 0qv15 . 0 xv 35 . 0 yv ，8 . 08 . 00 . 1 kkkSvMvv 2 . 0 uv 0pv32 . 0 mmin180T ，zmmf z /18. 012Z 将以上数据代入公式： min/997 8 . 0 122 . 07435 . 0 08 . 0 15 . 0 1180 2 . 0100245 32 . 0 m vc 确定机床主轴转速： 。根据简明手册表 4.2-36，选r/min1058 1000 w c s d v n 择主轴转速为 945r/min。 根据简明手册表 4.2-36，选择,因此，实际进390mm/minvr/min,979n fc 给量和每分钟进给量为： 工艺装备课程设计说明书 - 13 - = c v 1000 0n d 1000 99710014 . 3 m/min313m/min mm/z03 . 0 mm/z 12)390/(997/ v f ncfz z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许kw5 . 2Pcc 功率。 cc P3.375kw0.75kw4.5Pcm 故校验合格。最终确定: 。0.03mm/zfm/min313v390mm/svr/min979nc1a zcfp ， 工序 3：精铣底面 1）确定切削深度 ap 根据手册等，选择 ap=1，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端 机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床），据切削手册表 3.3，选择每齿进给量 0.10-0.20mm/z,因为采用对称端铣，现取为 0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量简明手册（以后简称切削手册）表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大 磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=100，故刀具使用寿命 T=180min（据切削手册 表 3.8）。 4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=100，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=322r/min,vft=490mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，mmae100mm ap 1245vC2 . 0qv15 . 0 xv 35 . 0 yv ，8 . 08 . 00 . 1 kkkSvMvv 2 . 0 uv 0pv32 . 0 mmin180T ，zmmf z /18. 012Z 将以上数据代入公式： min/ 4 . 590 mvc 确定机床主轴转速： 。根据简明手册表 4.2-36，选r/min627 1000 w c s d v n 佳木斯大学工学学士学位论文 - 14 - 择主轴转速为 590r/min。 根据简明手册表 4.2-36，选择,因此，实际进390mm/minvr/min,905n fc 给量和每分钟进给量为： = c v 1000 0n d 1000 59010014 . 3 m/min26.185m/min 0.06mm/zmm/z 12)390/(590/ v f ncfz z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许kw7 . 2Pcc 功率。 cc P3.375kw0.75kw4.5Pcm 故校验合格。最终确定: 。0.06mm/zfm/min26.185v390mm/sv590r/minnc1a zcfp ， 工序 4：钻底端面 4X9 的孔 1）决定进给量 f 据表 2.7，f=0.47-0.57mm/r。 由于 l/d=11/9=1.22,所以，则0 . 1 lf k f=(0.47-0.57) 1.0=0.47-0.57mm/r 根据表 2.8，钻头强度允许的进给量 f=0.65mm/r 据比较可以看出，受限制的是工艺要求，故选择 f=0.55mm/r 2)决定切削速度 由表 2.13 f=0.55mm/r,标准刃磨的钻头，d=9mm 时，v =11m/min。 t 。故0 . 1,85 . 0 , 0 . 1, 0 . 1 tvlvcvTv kkkk min/35 . 9 min/85 . 0 0 . 10 . 10 . 111mmv min/330min/ 914 . 3 35 . 9 10001000 0 rr d v n 据简明手册表 4.2-15，选择转速为 392r/min。 工序 5：车左端面 （1）切削深度 =3mm p （2）确定进给量 根据切削用量简明手册表 1.4=0.81.2mm/zf 按 C620 机床的进给量选择=0.9mm/rf 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。C620 机床进给 机构允许的进给力=3530N 。 max F 根据切削用量简明手册表 1.21，当=140MPa，=3mm ，=0.9mm/r 时， b p f 工艺装备课程设计说明书 - 15 - 进给力=820N 。 f F 的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（切削用量简明手册表 f F 0Ff k sFf k r k Ff k 1.29-2） ，故实际进给力为 =8201.17=959.4N f F 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=0.9mm/rf 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=45min 。 （4）确定切削速度 按切削用量简明手册表 1.10，当v =140MPa，=3mm ，=0.9mm/r 时，切削速度=154m/min b p f t v 切削速度各修正系数为 =0.8，=0.65，=0.81，=1.15，=1.0（均见切削用量简明手 sv k tv k rv k k Tv k Mv k Kv k 册表 1.28） ，故 =1540.80.650.811.15=57.4m/min ctv vv k =190r/min 1000v n d 根据 C620 车床说明书选择 =200r/min c n 实际切削速度 =m/min c v 3.14 94 200 59 10001000 dn （5）检验机床功率 根据切削用量简明手册表 1.24，当=140MPa， b =3mm，=0.9mm/r，=59mm/min 时，=1.7kW 。 p af c v c P 修正系数=1.17，=1.0,=1.13,=0.8,=0.65 r K Pc k 0Pc k MPc k KPc k TPc k SPc k IPc k (切削用量简明手册表 1.28)，故实际切削时的功率为 =0.72kW c P 根据 CK6140A 数控车床说明书，机床主轴允许的功率=5.9kW 。故 E P cc P ，因此所选择的切削用量可采用。 cM P 即：=3.0mm，=0.9mm/r，=160r/min，=59m/min 。 p af c n c v 车 30 的孔 （1）切削深度=2.0mm p （2）确定进给量根据切削用量简明手册表 1.4=0.81.2mm/zf 按 C620 机床的进给量选择=0.9mm/rf 佳木斯大学工学学士学位论文 - 16 - 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。 C620 机床进给机构允许的进给力=3530N 。 max F 根据切削用量简明手册表 1.21，当=140MPa，=1.0mm ，=0.9mm/r 时， b p f 进给力=760N 。 f F 的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（切削用量简明手册表 f F 0Ff k sFf k r k Ff k 1.29-2） ，故实际进给力为 =7601.17=889.2N f F 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=0.9mm/rf 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=45min 。 （4）确定切削速度 按切削用量简明手册表 1.10，当v =140MPa，=2.0mm ，=0.9mm/r 时，切削速度=156m/min b p f t v 切削速度各修正系数为 =0.8，=0.65，=0.81，=1.15，=1.0（均见切削用量简明手 sv k tv k rv k k Tv k Mv k Kv k 册表 1.28） ，故 =1560.80.650.811.15=75.6m/min ctv vv k =256r/min 1000v n d 根据 C620 数控车床说明书选择 =250r/min， c n 实际切削速度 =73.8m/min c v 1000 dn 1000 250944.13 （5）检验机床功率 根据切削用量简明手册表 1.24，当=140MPa， b =2.0mm，=0.9mm/r，=59mm/min 时，=1.7kW 。 p af c v c P 修正系数=1.17，=1.0,=1.13,=0.8,=0.65 r K Pc k 0Pc k MPc k KPc k TPc k SPc k IPc k (切削用量简明手册表 1.28)，故实际切削时的功率为 =0.72kW c P 根据 C620 数控车床说明书，机床主轴允许的功率=5.9kW 。故， E P cc P cM P 因此所选择的切削用量可采用。 即：=2.0mm，=0.9mm/r，=250r/min，=73.8m/min 。 p af c n c v 工序 6：镗孔 025 . 0 0 50 工艺装备课程设计说明书 - 17 - （1）切削深度=2mm p （2）确定进给量根据切削用量简明手册表 1.5 =0.60.8mm/zf 按 T616 机床的进给量选择 =0.8mm/rf 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。T616 机床进给 机构允许的进给力=3530N 。 max F 根据切削用量简明手册表 1.21，当=140MPa，=2.0mm ，=0.8mm/r 时， b p f 进给力=1070N 。 f F 的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（切削用量简明手册表 f F 0Ff k sFf k r k Ff k 1.29-2） ，故实际进给力为 =10701.17=1252N f F 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=0.8mm/rf 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=45min 。 （4）确定切削速度 按切削用量简明手册表 1.10，当v =140MPa，=2.0mm ，=0.8mm/r 时，切削速度=138m/min b p f t v 切削速度各修正系数为 =0.8，=0.65，=0.81，=1.15，=1.0（均见切削用量简明手 sv k tv k rv k k Tv k Mv k Kv k 册表 1.28） ，故 =1380.80.650.811.15=91m/min ctv vv k =308r/min 1000v n d 根据 T616 数控车床说明书选择=320r/min c n 实际切削速度 =94.5m/min c v 1000 3209414. 3 1000 dn （5）检验机床功率 根据切削用量简明手册表 1.24，当=140MPa， b =2mm，=0.8mm/r，=94.5mm/min 时，=4.9kW 。 p af c v c P 修正系数=1.17，=1.0,=1.13,=0.8,=0.65 r K Pc k 0Pc k MPc k KPc k TPc k SPc k IPc k (切削用量简明手册表 1.28)，故实际切削时的功率为 佳木斯大学工学学士学位论文 - 18 - =3.37kW c P 根据 T616 数控车床说明书，机床主轴允许的功率=5.9kW 。故， E P cc P cM P 因此所选择的切削用量可采用。 即：=2mm，=0.8mm/r，=320r/min，=94.5m/min 。 p af c n c v 粗镗底孔： （1）切削深度=2mm p （2）每转进给量 f =0.5mm/zf （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 =157m/min c v c v =650r/min 1000 c v n d 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-20. 4.2-21，T716 选择=770r/min c n 实际切削速度 =145m/min 1000 c n d v 工序 8：钻 4-M6 螺纹底孔： （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 HBS160 ，d=4mm 时，=0.470.57mm/r。f 按钻头强度决定进给量，查切削用量简明手册表 2.8，材料 =180MPa，d=4mm，钻头强度允许的进给量=1.22mm/r。 b f 综合上两点再查机械制造工艺设计手册表 4.2-16，决定=0.5mm/r。f （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=4mm 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