阶梯套机械加工工艺规程及夹具设计

零件工艺分析和毛坯设计1.1零件工艺分析及生产类型确定性能:σ≥700MPaδ≥1.6HB15015图1.1零件图主要技术要求如表1.1所示：表1.1主要技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Raum加工过程右端面45IT1212.5粗车左端面45IT1212.5粗车Φ32Φ32IT81.6粗车-半精-精车Φ42ΦIT81.6粗车-半精-精车Φ22Φ22IT1212.5钻孔Φ22Φ2IT1212.5粗车车空刀槽3IT1212.5粗车Φ26Φ26IT1212.5粗铰-精铰Φ30孔Φ30IT1212.5钻孔-扩孔Φ8孔Φ8IT1012.5钻孔生产纲领：纲领是指计划期内产品的产量。计划期常为一年，所以年生产纲领也就是年生产量。零件的生产纲领要计入备品和允许废品数量，可按下面公式计算。N＝Qn（1+a％）（1＋b％）式中：N--零件的年产量。Q--产品的年产量。n--每台产品中该零件的数量。a%--备品的百分率。b%--废品的百分率。由已知条件，代入公式得知：1.2毛坯类型及毛坯图设计20cr的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。图1.2毛坯图机械加工工艺规程设计2.1基准选择定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。2.1.1粗基准的选择“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”（若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），自由度。2.1.2精基准的选择精基准的选择：考虑到减少误差，保证加工精度和安装方便，选择中心轴为后续加工的精基准。2.2工艺方案拟定制定工艺路线如表2.1所示：表2.1工艺路线表（大）工序号工序名称工序内容`01下料棒料02热处理正火03粗加工1：夹左端，粗车右端面粗加工2：半精加工粗加工3：粗车Φ22内孔粗加工4：粗车Φ22倒角04粗加工1：夹右端，粗车左端面粗加工2：粗车Φ42外圆粗加工3：粗铰Φ2605半精加工1：扩孔Φ30半精加工2：半精车Φ32外圆半精加工3：车Φ32倒角半精加工4：车空刀槽06半精加工1：半精车Φ42外圆07精加工1：精车Φ32外圆08精加工3：精铰Φ26精加工4：精车Φ42外圆09钻1：钻孔表2.2工艺路线表（小）`01下料棒料02热处理正火03粗加工1：夹左端，粗车右端面粗加工2：半精加工粗加工3：粗车Φ22内孔粗加工4：粗车Φ22倒角04粗加工1：夹右端，粗车左端面粗加工2：粗车Φ42外圆粗加工3：粗铰Φ2605半精加工1：扩孔Φ30半精加工2：半精车Φ32外圆半精加工3：车Φ32倒角半精加工4：车空刀槽06半精加工1：半精车Φ42外圆07精加工1：精车Φ32外圆08精加工3：精铰Φ26精加工4：精车Φ42外圆09钻1：钻孔1.小批量生产具有较高的灵活性，可以满足客户的个性化需求，但生产效率较低，生产成本较高。适用于产品研发阶段或小批量、多品种的生产场景。2.大批量生产具有较高的生产效率和较低的生产成本，但需要较大的订单数量来充分发挥自动化生产的优势。适用于市场需求大、产品相对标准化的场景，如建筑、机械等行业。经上所述应选用大批量工艺方案。2.3机械加工余量，工序尺寸及公差确定表2.3工余量、工序尺寸和公差表加工表面加工方法工序余量公差等级工序基本尺寸工序尺寸和公差Φ3粗车2IT12Φ34Φ半精车1.4IT10Φ34.4Φ精车0.1IT8Φ32ΦΦ42粗车2IT12Φ44Φ半精车1.4IT10Φ43.4Φ精车0.1IT8Φ42Φ铰Φ26粗铰1.94IT12Φ25Φ精铰0.06IT8Φ26Φ2.4切削用量及时间定额计算2.4.1基本计算公式1.主轴转速计算公式[1]：(2.1)式中：n──主轴转速（r/min）d──外圆直径（mm）vc──切削速度（m/min）2.基本时间计算公式[1]：(2.2)式中：l1──切入长度（mm）l2──切出长度（mm）f──进给量（mm/r）n──主轴转速（r/min）i──走刀次数（次）3.辅助时间及作业时间计算公式[1]：辅助时间：(2.3)作业时间;(2.4)2.4.2工序计算工序3的切削用量计算工步11）加工条件本工序夹左端，粗车右端面，最大直径为45mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°端面车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，则=2mm。进给量，根据机床转速表[1]，进给量0.8mm/r。切削速度，根据机床转速表[1]，查询其切削速度取25m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=200r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=22.5mm。刀具切入长度l1=2.85mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步21）加工条件本工序粗车Φ32外圆，最大直径为45mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边13mm，则=6.5mm。进给量，根据表5-2[1]故选取进给量0.8mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，查询其切削速度的选取范围为10~15m/min，取15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=100r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=34mm。刀具切入长度l1=2.75mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步31）加工条件本工序钻Φ22内孔，最大直径为22mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为麻花钻。2）切削用量的计算走刀长度：57mm进给量，根据[1]表5-2[1]，取进给量0.17mm/r。切削速度，根据[1]表5-2[1]，取22m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=400r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=55mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间：作业时间：工步41）加工条件本工序钻车Φ22倒角，最大直径为22mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°端面车刀。2）切削用量的计算背吃刀量=1mm。进给量，根据表5-2[1]故选取进给量0.8mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，查询其切削速度的选取范围为10~15m/min，取15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=200r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算刀具切入长度l1=1mm；刀具切出长度：取l2=1mm。走刀次数为i=1机动时间：T作业时间；工步51）加工条件本工序车空刀槽加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°端面车刀。2）切削用量的计算进给量，根据表5-2[1]故选取进给量0.8mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，查询其切削速度的选取范围为10~15m/min，取15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=160r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=3mm。刀具切入长度l1=1mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工序04的切削用量计算工步11）加工条件本工序夹右端，粗车左端面，最大直径为45mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°端面车刀。2）切削用量的计算背吃刀量则=2mm。进给量，根据表5-2[1]，查询其进给量为0.8mm/r切削速度，根据表5-2[1]，折中取15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=100r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=22.5mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：Tj=l+作业时间；工步21）加工条件本工序粗车Φ42外圆，最大直径为45mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为90°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边3mm，则=1.5mm。进给量，根据表5-2[1]，进给量0.8mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=100r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=21mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步31）加工条件本工序粗车粗铰Φ26内孔，加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为锥柄铰刀。2）切削用量的计算背吃刀量，=1mm。进给量，选取进给量0.4mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取10m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=125r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=95mm。刀具切入长度l1=12mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工序05的切削用量计算工步11）加工条件本工序扩孔，最大直径为24mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为扩孔钻。2）切削用量的计算进给量，取进给量0.17mm/r。切削速度，取20m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=320r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=17mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步21）加工条件本工序半精车Φ32外圆，最大直径为32.1mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为90°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边1.4mm，则=0.7mm。进给量，根据表5-2[1]，取进给量0.4mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取20m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=200r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=34mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步31）加工条件本工序车32倒角，加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°车刀。2）切削用量的计算背吃刀量则=1mm。进给量，根据表5-2[1]，取进给量0.8mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取15m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=160r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：刀具切入长度l1=mm；刀具切出长度：取l2=mm。走刀次数为i=1机动时间：T作业时间；工序61）加工条件本工序半精车42外圆，最大直径为42.15mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边1.4mm，则=0.7mm。进给量，根据表5-2[1]，取进给量0.4mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，20m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=200r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=21mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工序07的切削用量计算工步11）加工条件本工序精车32外圆，最大直径为32mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边0.1mm，则=0.05mm。进给量，根据表5-2[1]，取进给量0.2mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取25m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=250r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=34mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=3mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工步21）加工条件本工序精铰Φ26孔，Φ64外圆，最大直径为26mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为锥柄铰刀。2）切削用量的计算背吃刀量，则=0.03mm。进给量，根据表5-2[1]，取进给量0.4mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取10m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=125r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=17mm。刀具切入长度l1=11mm；刀具切出长度：取l2=3mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工序81）加工条件本工序精车Φ42外圆，最大直径为42mm加工机床:CA6140卧式车床加工刀具：所选刀具为45°外圆车刀。2）切削用量的计算背吃刀量，双边0.1mm，则=0.05mm。进给量，取进给量0.2mm/r。切削速度，根据表5-2[1]，取25m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=200r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=21mm。刀具切入长度l1=3mm；刀具切出长度：取l2=2mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；工序91）加工条件本工序钻8孔，最大直径为8mm加工机床:立式摇臂钻床加工刀具：所选刀具为莫氏锥柄麻花钻2）切削用量的计算选取进给量0.17mm/r。切削速度，取22m/min。主轴转速，主轴转速计算公式为：n按机床转速表[1]，取n=960r/min。故实际切削速度v3）基本工时的计算被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=8mm。刀具切入长度l1=3.8mm；刀具切出长度：取l2=1mm。走刀次数为i=1机动时间：T辅助时间；作业时间；2.5经济技术分析经济技术分析包括每个零件加工成本和机床折旧成本2.5.1每个零件加工成本各类机床加工单个零件用时：车床：h1=15.89min钻床：h2=7.324min机床加工基本价格：车床p1：30元/h钻床p2：20元/h单个零件加工成本[2]：2.5.2机床折旧成本机床折旧公式为[2]：月折旧额=机床原价×（1-预计净残值率）/折旧年限/12企业预设为内资企业，预计净残值率为5%，按照五年折旧。第三章专用夹具设计3.1工序内容及加工要求工序内容：钻Ø8通孔。

加工要求：表面粗糙度Ra12.533图3.1Ф10孔示意图3.2定位方案及定位误差计算3.2.1定位方案钻床夹具的用途是来完成工序（9），通过一次装夹，完成对Φ8孔的钻加工。采用心轴的定位方式，采用螺母和开口垫圈压紧。夹具设计的主要目的是保证加工孔的同轴度。为完成钻、铰孔，采