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1、武漢大學畢業(yè)（設(shè)計）論文 水泵渦殼加工工藝夾具設(shè)計 摘要 本課題來源于東風汽車泵業(yè)有限公司實際生產(chǎn)需求，主要論述了水泵渦殼的加工工藝及基準B面的加工夾具設(shè)計。水泵渦殼的尺寸精度、形狀精度及位置精度的要求都比較高。而由于材料的選擇,其剛性較差，容易產(chǎn)生形變。因此安排工藝過程時，就要把各主要面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量，以減少切削力、內(nèi)應(yīng)力的作用，提高加工精度，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，滿足大批量生產(chǎn)的需要。 關(guān)鍵字：水泵渦殼加工工藝夾具設(shè)計

2、 II Abstract The subject comes from the actual production needs of Dongfeng Automobile Pump Co,mainly discusses the pump volute process and basis B surface machining fixture design.The requirements of dimensional accuracy,shape accuracy and positional accuracy for the pump volute is high.Du

3、e to the choice of material,less rigid,easily deformed.It is imperative to separate rough and finish surface when design process.Gradually reduce the allowance to reduce the role of the cutting force,internal stress,improve processing accuracy,shorten the production cycle to meet the needs of mass p

4、roduction. Key word:pump volute processing fixture design 目錄 一、緒論..................................................................1 1.1課題來源、目的、意義...................................................1 1.1.1課題的來源............................

5、...............................1 1.1.2本課題研究目的.......................................................1 1.1.3本課題研究的意義.....................................................1 1.2國內(nèi)外概況、預(yù)測和文獻綜述............................................ 1.2.1課題的國內(nèi)外研究概況.................................................2

6、 1.2.2課題的研究趨勢預(yù)測...................................................3 二、水泵渦殼的工藝性分析..................................................5 2.1水泵渦殼的材料選擇....................................................5 2.1.1穩(wěn)定的顯微組織.......................................................5 2.1.2良好的工藝性能................

7、.......................................5 2.2毛坯及制造方法........................................................5 2.3確定毛坯尺寸和公差....................................................6 2.4零件的工藝設(shè)計........................................................6 2.4.1基準的選擇...........................................

8、................6 2.4.2零件加工方法的選擇...................................................6 2.5確定生產(chǎn)類型和節(jié)拍....................................................7 2.6工藝路線的擬定........................................................7 2.7可行性分析............................................................8 2.8工序間

9、加工余量........................................................9 2.9選擇加工設(shè)備和工藝裝備...............................................10 2.9.1選擇機床............................................................11 2.9.2選擇夾具............................................................11 2.10切削用量及工時定額.............

10、.....................................11 2.10.1切削用量的一般性選擇原則...........................................11 2.10.2粗加工時切削用量的選擇原則.........................................11 2.10.3精加工時切削用量的選擇原則.........................................13 2.10.4確定每步工序的切削用量和工時定額...................................13 三、銑削B

11、基準面的夾具設(shè)計................................................27 3.1 問題的指出..........................................................27 3.2六點定位原理.........................................................27 3.3工件的不完全定位.....................................................28 3.4 夾具設(shè)計.....................

12、.....................................28 3.4.1定位基準的選擇......................................................29 3.4.2夾緊方案............................................................29 3.4.3切削力及夾緊力的計算................................................29 3.5定位誤差的分析.......................................

13、................30 3.6 結(jié)束語.............................................................30 致謝....................................................................32 參考文獻................................................................33 V 一、緒論 1.1課題來源、目的、意義 1.1.1課題的來源 水泵是發(fā)動

14、機冷卻系統(tǒng)的重要部件,它的作用是泵送冷卻液,使冷卻液在發(fā)動機的冷卻水道內(nèi)快速流動,以帶走發(fā)動機工作時產(chǎn)生的熱量,保持發(fā)動機正常工作溫度。水泵的泵水量很大，例如一臺V8發(fā)動機的水泵，怠速時的泵水量大約是750L/h。 本課題來源于東風汽車泵業(yè)有限公司實際生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)的數(shù)控機床不能完成此次零件的加工需求，普通的加工中心也較難保證零件的精度和質(zhì)量。高性能加工中心是數(shù)控技術(shù)集成的表現(xiàn)，會成為現(xiàn)在及未來數(shù)控市場的主流，它的發(fā)展水平代表了一個國家設(shè)計制造水平，因此受到國內(nèi)外企業(yè)界的高度重視。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加工中心的性能也在不斷的得到完善，在高速化、高精度、高可靠性、多功能化、智能化、系統(tǒng)化與

15、高可靠性等方面也得到了提高。高性能加工中心就是隨之應(yīng)運而生的產(chǎn)物，相比之下我國與國外的差距明顯，因此我們應(yīng)認真研究國外高性能加工中心的發(fā)展趨勢，提高自主開發(fā)能力，積極培育新產(chǎn)品，開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的高性能數(shù)控系統(tǒng)，提高國產(chǎn)高性能加工中心的競爭力。此次我們采用德國德國德馬吉公司的車削和銑削中心完成零件的主要加工。 1.1.2本課題研究目的 A：結(jié)合生產(chǎn)實際，針對新型汽車水泵渦殼的零件結(jié)構(gòu)進行工藝設(shè)計及窗口面（基準B面的）鉆孔加工的專用夾具設(shè)計。采用現(xiàn)場已有的3臺立式加工中心和一臺車削中心等進行設(shè)計編制，要求保證所有的幾何尺寸、形位公差，且工藝設(shè)計要符合水泵渦殼的生產(chǎn)節(jié)拍（當前需求量

16、每月3300只），同時要求工藝過程安排合理，夾具結(jié)構(gòu)合理，定位準確，裝夾方便，可靠和穩(wěn)定地保證加工精度，并且滿足多刀加工的不干涉性等。 B：保證車削中心加工時刀具與機床聯(lián)動的配合，特別是幾個端面之間的精度聯(lián)系。 1.1.3本課題研究的意義 東風汽車泵業(yè)有限公司所要加工的這批零件是新型產(chǎn)品，沒有與之對應(yīng)的加工中心和夾具。通過對零件的加工需求及現(xiàn)有的加工條件分析，采用德瑪吉車削中心（CTX310eco）進行加工，因而零件在加工過程中不是處于靜止狀態(tài)，并且零件本身不是規(guī)則的形狀，這個加工帶來很大的麻煩。 基于上述原因，對車削中心加工汽車水泵渦殼的夾具設(shè)計研究已勢在必行。通過對該課題的

17、研究，不但能夠縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本，提高加工精度，延長刀具壽命，而且依據(jù)該研究結(jié)果，可以建立一套更加完善的生產(chǎn)流程，從而更大程度上提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，獲取更大的經(jīng)濟利益。 1.2國內(nèi)外概況、預(yù)測和文獻綜述 1.2.1課題的國內(nèi)外研究概況 1.2.1.1汽車水泵產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀 汽車水泵是汽車冷卻系統(tǒng)強制循環(huán)的主要部件，是汽車發(fā)動機水冷系統(tǒng)的動力源，流量一般在每小時5-25m3，壓力在100-200kPa，通常直接安裝在發(fā)動機上。它輸送的液體一般是添加了防銹劑的清水，冬天時可能還會在水中添加防凍劑，現(xiàn)在也有使用專門的防凍防銹液的。溫度最低約-40℃，最高約120℃，工作

18、時溫度變化也比較大，其保修里程一般和發(fā)動機的保修里程一致，因此目前國內(nèi)汽車水泵設(shè)計對效率不太關(guān)注，比較關(guān)注的是壽命和可靠性。由于汽車系統(tǒng)智能、可控的需要，目前汽車水泵從結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式來說，在向電控方向發(fā)展?？烧{(diào)轉(zhuǎn)速電動水泵可以實現(xiàn)水泵和發(fā)動機缸體的分離，便于水泵的安裝。水泵的流量通過發(fā)動機的ECU來進行調(diào)整和控制，可以實現(xiàn)水泵的轉(zhuǎn)速隨水溫的變化而變化，從而改善發(fā)動機的冷卻性能。如新款寶馬車采用可控式電動水泵，將冷卻系統(tǒng)的溫度設(shè)定點從90℃提高到110℃，節(jié)省了2%-5%的燃油，而排放的二氧化碳減少了20%、碳氫化合物減少了10%. 1.2.1.2在制造技術(shù)方面 各汽車水泵企業(yè)采用數(shù)

19、控機床和加工中心日益普及，柔性加工線和在線監(jiān)測開始得到應(yīng)用，使汽車水泵的過程穩(wěn)定性和制造質(zhì)量明顯提高。發(fā)動機熱管理是發(fā)動機節(jié)能減排的一項重要技術(shù)，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)作為熱管理的一個子系統(tǒng)，對可控式發(fā)動機冷卻系統(tǒng)技術(shù)的研究越來越多。可控式發(fā)動機冷卻系統(tǒng)通常包括電控模塊、傳感器和執(zhí)行器，它可以根據(jù)發(fā)動機的工作需要來調(diào)整冷卻量，以降低發(fā)動機的功率損耗。可控式冷卻系統(tǒng)中的執(zhí)行器為節(jié)溫器和冷卻水泵，一般由液流控制閥和電動水泵組成。為了適應(yīng)發(fā)動機冷卻預(yù)測泵的性能。它能降低產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計成本、縮短研發(fā)周期。泵的性能預(yù)測一直都是非常重要的一個研究課題，許多專家學者對此進行了大量的研究工作。泵的優(yōu)化設(shè)計是在泵的性能預(yù)

20、測的基礎(chǔ)上，通過多方案的比較，從中選擇一個相對最優(yōu)的設(shè)計方案。近年來，基于流場分析進行優(yōu)化設(shè)計的研究逐漸增多，但還未形成實質(zhì)性的重大進展。我國汽車水泵計算機輔助設(shè)計的研究工作起步較晚,經(jīng)過眾多學者和工程技術(shù)人員30余年的不斷努力,目前在采用一元設(shè)計理論進行二維水力設(shè)計和繪型方面已經(jīng)比較成熟。從20世紀70年代末到90年代中期,主要研究離心泵CAD。從20世紀90年代中期開始,泵CAD的研究工作向廣度和深度方向發(fā)展，開始了三維造型的研究。目前商用的三維造型軟件如Pro-e，Catia，SolidWorks,UG等在汽車水泵企業(yè)的應(yīng)用已逐漸普及。21世紀以來，汽車水泵企業(yè)開始研究用CAE進行強度和

21、剛度的校核，其應(yīng)用精度和指導(dǎo)性逐步提升，特別是應(yīng)用CAE進行靜態(tài)強度和剛度校核在汽車水泵設(shè)計中的應(yīng)用已比較成熟。在水力設(shè)計方法上，國內(nèi)汽車水泵的設(shè)計主要還是基于Euler理論和一元理論以及流動相似理論基礎(chǔ)上的相似設(shè)計法和速度系數(shù)設(shè)計法，產(chǎn)品只要通過試驗滿足了給定的性能指標就可定型，泵內(nèi)部流動數(shù)值模擬及測試、性能預(yù)測與優(yōu)化設(shè)計幾乎沒有開展。 總體上說，國內(nèi)以及國際上的汽車水泵設(shè)計理論和設(shè)計方法都還處于理論和經(jīng)驗相結(jié)合使用的階段，無論是國外開始使用的流場分析法，還是傳統(tǒng)的速度系數(shù)法，都需要設(shè)計者通過經(jīng)驗進行分析和判斷。這主要有兩個原因：一是因為汽車水泵內(nèi)部的流動非常復(fù)雜，實際上是三維粘性非

22、定常的流動方式；二是對泵內(nèi)流動機理的研究不夠，目前仍無法用完整的數(shù)學解析式來描述泵內(nèi)流體運動的真實情況，泵內(nèi)流動狀態(tài)還沒有被人們?nèi)嬲J識和掌握，沒有形成完整準確的設(shè)計理論供設(shè)計人員去使用。雖然泵內(nèi)流動CFD分析和測試還存在著很大的局限性，但在對水泵內(nèi)部流場的了解上為設(shè)計人員提供了參考，對汽車水泵性能預(yù)測和優(yōu)化指出了方向。 1.2.2課題的研究趨勢預(yù)測 近些年來，隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具

23、的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 1.2.2.1高精 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達5

24、μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 1.2.2.2高效 為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1

25、分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。 1.2.2.3模塊、組合 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的

26、切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 1.2.2.4通用、經(jīng)濟 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的

27、配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值。 專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 2、 水泵渦殼的工藝性分析 圖2.1 2.1水泵渦殼的材料選擇 2.1.1穩(wěn)定的顯微組織 在室溫到工作溫度范圍內(nèi)，材料盡可能不發(fā)生相變或盡量減少相變。因為相變會造成

28、產(chǎn)品體積的變化，使之產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或變形，影響產(chǎn)品的使用性能和壽命。因此基體材料最好是穩(wěn)定的鐵素體或奧氏體組織。 2.1.2良好的工藝性能 由于水泵渦殼復(fù)雜的形狀、極高的尺寸精度和表面質(zhì)量要求，用于制造增壓器殼體的材料必須具有良好的工藝性。鑄鐵具有良好的鑄造工藝性能，絕大部分渦殼，包括空壓機、水泵等采用鑄鐵材料制造?；诣T鐵具有極好的鑄造成型性能，但灰鑄鐵的力學性能較低，加人Cr、Ni、Si等合金元素，可以提高灰鑄鐵的力學性能和抗氧化性能，因此，Cr、Ni、Si等合金鑄鐵曾用于較低負荷的增壓器殼體。該零件采用HT250，可以滿足設(shè)計和加工的需要。 2.2毛坯及制造方法

29、 水泵渦殼的材料為HT250，零件形狀較為復(fù)雜，生產(chǎn)要求每月3300只，為大批量生產(chǎn)。對于該零件可采用砂型鑄造或殼型鑄造，由于精度等級的要求，采用殼型鑄造。 2.3確定毛坯尺寸和公差 根據(jù)《金屬機械加工工藝設(shè)計手冊》表3-6，確定毛坯鑄件的機械加工余量等級為E-G級，這里取F級；查表3-4確定毛坯鑄件的公差等級8-12級，取8級精度。 （1） 出水孔端面到該面大螺栓孔的背面的距離140mm，留有3mmm鑄造加工余量，尺寸公差0.9，可以確定毛坯尺寸1430.9。 （2） 進水孔端面距出水孔端面的距離143，留有3mm的鑄造余量，尺寸公差0.9，可以確定毛坯尺寸14

30、60.9。 （3） 星形面距R21的圓柱面的最右端120mm，留有1.5mm的鑄造加工余量，尺寸公差0.9，可以確定毛坯尺寸121.50.9。 （4） A基準面孔124，留有3mm的鑄造加工余量，尺寸公差為0.9，可以確定毛坯尺寸1210.9。 （5） 錐面尺寸33.60.1+1.50.9=36，機械加工余量0.5，尺寸公差0.625，可以確定毛坯尺寸36.5。 2.4零件的工藝設(shè)計 2.4.1基準的選擇 零件圖中要求大圓柱面的直徑為124，定為A基準面，要保證星形面與該孔斷面的垂直度為0.1，該面為設(shè)計基準。出水孔端面距大螺栓孔背面的距離為140，出水孔端面的平面度為

31、0.1，該面定為B基準面，為定位基準。剖面D-D、G-G圖中，直徑14的孔分別為C、D基準面，也是定位基準。 2.4.2零件加工方法的選擇 零件材料為HT250，有較好的塑性和工藝性，材料硬度為187-255HB。零件的主要加工部位有：出水孔端面、環(huán)形槽、4個10.7的孔以及2個14的孔；進水孔端面以及該面的4個螺紋孔；和進水孔的同側(cè)的兩個大螺栓孔的端面；直徑124的孔和錐面孔；星形面以及上的五個螺紋孔。 （1）銑出水孔端面，進水孔端面以及兩個大螺栓孔的背面。進水孔端面和出水孔端面的除草度要求都是Ra3.2，經(jīng)過粗銑和精銑兩步完成。大螺栓孔的背面的粗糙蘇要求為Ra6.3，

32、經(jīng)過粗銑即可達到。 （2）鉆鉸C、D基準面。這兩個基準面的要求較高，經(jīng)過鉆孔滿足不了那么高的加工精度，還需配合鉸孔完成。 （3）鉆4個10.7的孔并作倒角。 （4）鉆進水孔端面的四個螺栓孔。 （5）車孔A、車錐面孔?？譇的粗糙度Ra3.2，采用車削可以滿足要求，該孔的孔徑也較大，可以采用粗車和精車兩次完成。錐面孔經(jīng)粗車和精車，即可達到加工要求。 （6）銑星形面，鉆孔并攻絲。星形面的粗糙度Ra3.2，經(jīng)粗銑和精銑可以達到工藝要求。 2.5確定生產(chǎn)類型和節(jié)拍 設(shè)計任務(wù)書要求該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為39600件/年，該零件屬于輕型零件，由生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系可以確定該

33、零件為大批量生產(chǎn)。 生產(chǎn)節(jié)拍==8.4min/件 2.6工藝路線的擬定： 表2.1 方案一 方案二 1.銑出水孔端面（B基準面） 1.車孔A及錐面孔 2.銑出水孔端面（B基準面） 2.銑環(huán)形槽 3.鉆鉸C、D基準面 3.銑環(huán)形槽 4.鉆4個10.7的孔并作倒角 4.鉆鉸C、D基準面 5.鉆4個10.7的孔并作倒角 5.銑進水孔端面

34、 6.銑進水孔端面 6.銑出水孔背面的兩個大螺栓孔的端面 續(xù)表2.1 7.銑出水孔背面的兩個大螺栓孔的端面 7.鉆進水孔端面的4個孔并攻絲 8.鉆進水孔端面的4個孔并攻絲 8.車孔A及錐面孔 9.銑星形面，鉆孔并攻絲 9.銑星形面，鉆孔并攻絲 2.7可行性分析 軸蓋加工工藝設(shè)計方案一可行性分析：基準先行，先粗后精，先主后次，先面后孔 （1）銑出水孔端面及環(huán)形槽：出水孔端面需要分兩次加工完成，即粗銑和精銑，保證尺寸144.50.05，平面度0.1。環(huán)形槽的表面粗糙度為Ra3.2，也要分粗銑精銑兩次完成，保

35、證槽寬40.07，槽深2.650.07。 （2）鉆鉸C、D基準面：C、D基準面和B基準面作為精基準，精度要求比較高，表面粗糙度Ra1.6，通過鉆孔和鉸孔可以達到加工要求。保證孔的直徑14，孔深5。 （3）鉆4個Φ10.7的孔：孔的加工精度未給出，按IT12級精度，經(jīng)過鉆削即可完成?？椎奈恢枚纫蠛芨?，和B、C、D基準面都有關(guān)，位置度要求0.35。 （4）銑進水孔端面和兩個10.7的孔的端面：進水孔端面粗糙度要求為Ra3.2，需要分精銑和粗銑兩次完成。進水孔端面保證尺寸1430.05，平面度0.08。10.7孔的端面粗糙度要求Ra6.3，也分兩次銑削完成，保證尺寸1400.05。 （5）

36、鉆進水孔端面的4個孔并攻絲：保證螺紋孔的位置度0.35。 （6）車錐面孔及車Φ124的孔： 錐面孔要經(jīng)過粗車和精車兩次完成，保證尺寸33.60.031。Φ124孔公差等級要求較高，為IT6級，滿足工藝要求的方法是車削，經(jīng)過粗車和精車兩次完成，保證尺寸124。 （7）銑星型面，鉆孔并攻絲：星形面經(jīng)過粗銑和精銑兩次完成，粗糙度要求Ra3.2，保證尺寸1200.05，并且要保證該面與A基準面的垂直度為0.1。螺紋孔要保證與A基準面的位置度公差0.35。 此方案采用零件圖中124的孔作為粗基準面，然后銑削B面，之后以B面作為精基準面來定位加工零件的其他部位。這樣我們可以用兩次裝夾實現(xiàn)零件

37、的全部加工，同時也滿足基準的選用原則。加工順序的安排也滿足：先粗后精；先主后次；先基面后其他。方案二的選擇雖然也能實現(xiàn)加工要求，基準的選用不符合要求。綜合對比，選用第一種方案為加工方案。 2.8工序間加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-6、1.4-7可以確定加工的經(jīng)濟精度及表面粗糙度。 表2.2工序間尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的確定 工序名稱 工步 工序間余量/mm 工序間 工序間尺寸 /mm 工序間 經(jīng)濟精度 /mm 表面粗糙度Ra/μm 尺寸，公差 /mm 銑出水孔端面 精銑 0.5 IT9 3.2 144

38、.5 144.50.05 粗銑 1 IT12 6.3 145 1450.2 毛坯 146 1460.9 銑環(huán)形槽 精銑 0.65 IT8 3.2 141.85 141.850.063 粗銑 2 IT12 6.3 142.5 142.50.2 毛坯 144.5 144.50.05 鉆、鉸Φ14C、D基準面孔 鉸孔 Φ14 IT9 1.6 Φ14 Φ14 鉆孔 Φ13.8 IT12 12.5 Φ13.8 Φ13.8 鉆4個 Φ10.7

39、的孔 鉆孔 Φ10.7 IT12 12.5 Φ10.7 10.7 銑進水孔端面和兩個Φ10.7孔的端面 粗銑Φ10.7孔的端面 1.5 IT12 6.3 140 1400.2 毛坯 141.5 精銑進水孔端面 0.5 IT9 3.2 143 1430.05 粗銑進水孔端面 1 IT12 6.3 143.5 143.50.2 續(xù)表2.2 毛坯 144.5 144.50.05 鉆進水孔端面

40、的4個孔，攻絲并作倒角 攻絲 Φ8 IT12 12.5 Φ8 Φ8 鉆孔 Φ6.6 IT12 12.5 Φ6.6 Φ6.6 車錐面孔及 Φ124 孔 精車Φ124 1 IT6 3.2 Φ124 Φ124 粗車Φ124的孔 2 IT12 6.3 Φ123 Φ1230.2 毛坯 Φ121 Φ1210.9 精車錐面孔 0.2 IT9 3.2 33.6 33.60.031 粗車錐面孔 0.3 IT12 6

41、.3 33.8 33.80.125 毛胚 34.1 34.10.625 銑星型面，鉆孔并攻絲 攻絲 Φ10 IT12 12.5 Φ10 Φ10 鉆孔 Φ8.6 IT12 12.5 Φ8.6 Φ8.6 精銑星形面 0.5 IT9 3.2 120 1200.05 粗銑星形面 1 IT12 6.3 120.5 120.50.2 毛坯 121.5 121.50.9 去毛刺 終檢

42、 2.9選擇加工設(shè)備和工藝裝備 2.9.1選擇機床 按任務(wù)書的要求機床采用德馬吉CTX510eco車銑復(fù)合加工中心，該機床有一個帶有12個刀位的刀塔，其中刀塔含有6個動力刀位。主軸可以與動力刀具配合。機床的各個軸都配備數(shù)字電視，主軸電機可以實現(xiàn)最高5000rpm的無極調(diào)速功能。機床最大功率為33kw，可以滿足最大零件直徑不超過465mm的零件加工。 2.9.2選擇夾具 為盡可能減少流程、均衡節(jié)拍，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，夾具基本是采用液壓夾緊，夾具為專用夾具。 2.10切削用量及工時定額 2.10.1切削用量的一般性選擇

43、原則 在已經(jīng)選擇了刀具的材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，用查表法按如下步驟合理選擇切削用量。首先由工序余量確定背吃刀量，全部余量盡可能在一次進給中去除，也可以多次進給完成。而后，在切削力允許的條件下，選擇大的進給量f（粗加工），或按本工序的加工表面粗糙度確定進給量（精加工），在機床功率允許的條件下，選擇大的切削速度v（粗加工），或按刀具使用壽命確定切削速度（精加工），選擇機床所具有的主軸轉(zhuǎn)速中最接近的速度，最后驗算機床的功率是否足夠。常用刀具合理使用壽命參考《實用機械制造工藝設(shè)計手冊》表8-2。 2.10.2粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較

44、大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計算： Zw≈V.f.ap.1000 式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s） V——切削速度（m/s） f——進給量（mm/r） ap——切削深度（mm） 提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度ap,其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的

45、切削速度V. 選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t顯然也會下降，但要比V對t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。 2.10.2.1切削深度的選擇： 粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾

46、次走刀。 2.10.2.2進給量的選擇： 粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應(yīng)考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應(yīng)適當減小進給量。 2.10.2.3切削速度的選擇： 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應(yīng)適當降低切削速度。 2.10.3精加工時切削用量的選擇原

47、則 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。 2.10.3.1切削深度的選擇： 精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2.10.3.2進給量的選擇： 精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 2.10.3.3切削速度的選擇： 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會

48、產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度ap和進給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度v，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 2.10.4確定每步工序的切削用量和工時定額 2.10.4.1粗精銑出水孔端面（B基準面） （1）工件材料：HT250 HB=187-255HB殼型鑄造。 （2）工件尺寸：最大寬度=33mm =41+(92+51.5)2=328mm。 （3）加工

49、需求：粗精銑B基準面，粗銑加工余量1mm，精銑加工余0.5mm。 （4）刀具：硬質(zhì)合金刀 銑削寬度=33mm 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1確定銑刀直徑=50mm齒數(shù)z=4。 銑刀幾何形狀根據(jù)表3.2確定：主刃偏角=60過渡刃偏角=30副刃偏角＇=5后角a0=10λs=-10前角=5 (5)確定切削深度 因為粗銑和精銑余量小，故粗銑=1mm，精銑=0.5mm，一次走刀即可完成。 （6）確定每齒進給量 根據(jù)機床功率為33kw，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，可查《機械加工工藝手冊》表 2.4-73得到=0.0.18-0.28mm/z，粗銑取=0.2mm/z。精

50、銑時粗糙度要求為Ra3.2,故每轉(zhuǎn)進給量f=0.5-1.0mm/z，取f=0.5mm/r。 （7）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7可知銑刀后刀面面粗銑最大磨損量1.0-1.5mm，精銑最大磨損量0.3-0.5；取粗銑1.5mm，精銑0.5mm。 銑刀直徑50mm，查《切削用量簡明手冊》表3.8可得刀具使用壽命T=120min (8)計算切削速度和每分鐘進給量 已知：=50mm，z=4，粗銑=1.0mm，=0.2mm/z，精銑=0.5mm，f=0.15mm/z 根據(jù)公式 V=

51、 (2.1) 查表可計算出刀具轉(zhuǎn)速n＇及進給速度＇ 粗銑=100m/min，精銑=150m/min ＇==r/min=637r/min ＇==r/min=956r/min 從而可算出銑削進給量：粗銑=zn=0.2x4x637=509.6mm/min 精銑：=fn=0.5x956=478mm/min 最終確定：＇=637r/min，＇=956r/min； 粗銑=100m/min，=0.2mm/z；精銑=150m/min，f=0.5mm/r。 （9）校驗機床功率

52、 = (2.2) 圓周銑削力： = (2.3) 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.1-78可算出=695N，所以===1.29kw機床主軸許用功率為：=10x0.75=33kw＞1.29kw因此所選切削用量可行。 最終確定粗銑的銑削用量＇=637r/min，=1mm，=100m/min，=0.2mm/z，=509.6mm/min。 精銑的銑削用量：＇=956r/min，=0.5mm，=150m/min，=0.12

53、5mm/z，=478mm/min （10）計算基本工時： = (2.4) L=l+y+Δ，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.25，可知y+Δ=5mm,其中l(wèi)=328mm。 所以粗銑時的基本工時==0.64min；所以精銑時的基本工時==0.69min。 2.10.4.2銑環(huán)形槽 （1）工件材料：HT250 HB=187-255HB殼型鑄造。 （2）工件尺寸：最大寬度=4mm=201.12mm。 （3）加工需求：粗精銑環(huán)形槽，粗銑加工余量2mm，精銑

54、加工余0.65mm。 （4）刀具：高速鋼刀具銑削寬度=4mm根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.1確定銑刀直徑=4mm齒數(shù)z=4 銑刀幾何形狀根據(jù)表3.2確定：主刃偏角=90過渡刃偏角=30副刃偏角＇=5后角a0=25λs=-10前角=5螺旋角β=30 （5）確定切削深度 因為粗銑和精銑余量小，故粗銑=2mm，精銑=0.65mm，一次走刀即可完成。 （6）確定每齒進給量 根據(jù)機床功率為33kw，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，可查《機械加工工藝手冊》表2.4-7得到=0.0.18-0.28mm/z，粗銑取=0.2mm/z；精銑時粗糙度要求為Ra3.2,故每轉(zhuǎn)進給量f=0.5-1.0mm

55、/z，取f=0.5mm/r。 （7）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7可知銑刀后刀面面粗銑最大磨損量1.0-1.5mm，精銑最大磨損量0.3-0.5；取粗銑1.5mm，精銑0.5mm。 銑刀直徑4mm，查《切削用量簡明手冊》表3.8可得刀具使用壽命T=60min （8）計算切削速度和每分鐘進給量 已知：=4mm，z=4，粗銑=2.0mm，=0.2mm/z，精銑=0.5mm，f=0.5mm/r。 根據(jù)公式v=，查表可計算出刀具轉(zhuǎn)速n＇及進給速度＇ 粗銑=30m/min，精銑=50m/min，＇==r/min=2389r/min ＇==r/min=3979r/

56、min，從而可算出銑削進給量：粗銑=zn=0.2x4x2389=1911mm/min，精銑：=fn=0.5x3979=1989mm/min。最終確定：＇=2389r/min，＇=3979r/min；粗銑=30m/min，=0.2mm/z；精銑=50m/min，f=0.5mm/r。 （9）校驗機床功率 =圓周銑削力：=,根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.1-78可算出=2115N,所以===1.95kw機床主軸許用功率為：=33kw＞1.95kw因此所選切削用量可行。最終確定粗銑的銑削用量＇=2389r/min，=2mm，=30m/min，=0.2mm/z，=1911mm/min；精銑的銑削用量

57、：＇=3979r/min，=0.65mm，=50m/min，=0.125mm/z，=1989mm/min。 （10）計算基本工時： =，L=l+y+Δ，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.25，可知y+Δ=3mm,其中l(wèi)=201.12mm 所以粗銑時的基本工時==0.1min，所以精銑時的基本工時==0.1min。 2.10.4.3鉆、鉸Φ14C、D基準面孔 （1）工件材料：HT250 HB=187-255HB殼型鑄造。 （2）工件尺寸：最大深度=5mm （3）加工需求：鉆、鉸Φ14C、D基準面孔，先要鉆出直徑為φ13.8mm的孔，再行鉸孔。 （4）刀具：直徑φ13.8m

58、m的鉆頭，直徑φ14的鉸刀。 （5）確定每轉(zhuǎn)進給量f 高速鋼鉆頭永續(xù)的每轉(zhuǎn)進給量為0.61-0.75mm/r，鉸刀的每轉(zhuǎn)進給量為1.0-2.0mm/r。取鉆頭的每轉(zhuǎn)進給量0.7mm/r,鉸刀的進給量為1.5mm/r。 （6）確定鉆頭的磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)所選的刀具和工件材料，可查《機械加工工藝手冊》表3.4-7可知后刀面最大磨損限度：0.4-0.8mm，單刀加工刀具壽命：60min。所以取后刀面磨損量為0.6mm，刀具使用壽命T=60min。 （7）計算切削速度﹑軸向力F﹑轉(zhuǎn)矩T以及切削功率 v=根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.4-8，可算出鉆φ13.8mm孔時

59、v=60m/min，鉸孔時v=5m/min。根據(jù)高速鋼鉆頭的每轉(zhuǎn)進給量0.61-0.75mm/r，所以鉆φ13.8mm孔時取v=60m/min，f=0.7mm/r。鉸孔時取v=5m/min，f=1.5mm/r. n==r/min=1385r/min，可算出鉆φ13.8mm孔時的軸向力F=6886N，轉(zhuǎn)矩M=48nm，功率=7.61kw。算出鉸孔時轉(zhuǎn)速n=114r/min,F=11909N,M=83nm （8）校驗機床功率 已知切削功率=7.61kw而機床有效功率＇=33 由于＇＞，故選擇的切削用量可用，即鉆φ13.8mm孔時鉆=13.8mm，f=0.7mm/r，v=60m/min，n=

60、1350r/min。鉆φ14.26mm孔時鉆=14.22mm，f=0.25mm/r，v=60.3m/min，n=1385r/min。 （9）計算基本工時： ，f=0.7mm/r，=1385r/min，根據(jù)《實用機械制造工藝設(shè)計手冊》表8-32 可取=2，所以鉆孔==0.01min ；鉸孔=0.03min。 2.10.4.4鉆4個Φ10.7的孔 （1）工件材料：HT250 HB=187-255HB殼型鑄造。 （2）工件尺寸：一孔最大深度=135mm，一孔=140mm，一孔=17mm,一孔深=12mm。 （3）加工需求：直接鉆直徑10.7的孔。 （4）刀具：直徑φ10.7m

61、m的鉆頭。 （5）確定每轉(zhuǎn)進給量f： 高速鋼鉆頭永續(xù)的每轉(zhuǎn)進給量為0.61-0.75mm/r，取鉆頭的每轉(zhuǎn)進給量0.7mm/r。 （6）確定鉆頭的磨鈍標準及刀具壽命： 根據(jù)所選的刀具和工件材料，可查《機械加工工藝手冊》表3.4-7可知后刀面最大磨損限度：0.4-0.8mm，單刀加工刀具壽命：60min。所以取后刀面磨損量為0.6mm，刀具使用壽命T=60min。 （7）計算切削速度﹑軸向力F﹑轉(zhuǎn)矩T以及切削功率 v=根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.4-8，可算出鉆φ13.8mm孔時v=55m/min，根據(jù)高速鋼鉆頭的每轉(zhuǎn)進給量0.61-0.75mm/r，所以鉆φ10.

62、7mm孔時取v=55m/min，f=0.7mm/r。可算出鉆φ10.7mm孔時的軸向力F=5339N，轉(zhuǎn)矩M=29nm，功率=5.41kw。 （8）校驗機床功率 已知切削功率=5.41kw,而機床有效功率＇=33kw, 由于＇＞，故選擇的切削用量可用，即鉆φ13.8mm孔時鉆=10.7mm，f=0.7mm/r，v=55m/min，n=1636r/min。 （9）計算基本工時 ，f=0.7mm/r，=1385r/min，根據(jù)《實用機械制造工藝設(shè)計手冊》表8-32 可取=2，所以鉆135孔==0.12min；鉆135mm孔=0.12min； 鉆140mm孔=0.12min；鉆12mm

63、孔=0.01min；鉆17mm孔=0.01min。所以，鉆所有孔的總時間=0.12+0.12+0.01+0.01=0.26min。 2.10.4.5銑進水孔端面和兩個Φ10.7孔的端面 (1） 工件材料：HT250 HB=187-255HB殼型鑄造。 (2） 工件尺寸：最大寬度=59.5+18=77.5mm=79+18=97mm； 最大寬度=24mm=48mm （3）加工需求：粗精銑進水孔端面，粗銑加工余量1mm，精銑加工余0.5mm； 粗銑兩個Φ10.7孔的端面，銑削加工余量1.5mm。 （4）刀具：硬質(zhì)合金刀銑削寬度=77.5mm根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1確定銑

64、刀直徑=120mm齒數(shù)z=8 銑刀幾何形狀根據(jù)表3.2確定：主刃偏角=45過渡刃偏角=30副刃偏角＇= 5后角a0=10λs=-10前角=5。銑削Φ10.7孔的端面的寬度為24mm，刀具直徑選24mm。 （5）確定切削深度 因為粗銑和精銑余量小，故粗銑=1mm，精銑=0.5mm，一次走刀即可完成；銑削Φ10.7孔的端面時要求精度較低，一次銑削即可完成，銑削深度=1.5 （6）確定每齒進給量 根據(jù)機床功率為33kw，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，可查《機械加工工藝手冊》表2.4-73得到=0.0.18-0.28mm/z，粗銑取=0.2mm/z；精銑時粗糙度要求為Ra3.2,故

65、每轉(zhuǎn)進給量f=0.5-1.0mm/r，取f=0.5mm/r。 （7）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7可知銑刀后刀面面粗銑最大磨損量1.0-1.5mm，精銑最大磨損量0.3-0.5；取粗銑1.5mm，精銑0.5mm。銑刀直徑120mm，查《切削用量簡明手冊》表3.8可得刀具使用壽命T=180min。 （8）計算切削速度和每分鐘進給量 已知：=120mm，z=8，粗銑=1.0mm，=0.2mm/z，精銑=0.5mm，f=0.5mm/r 根據(jù)公式v=，查表可計算出刀具轉(zhuǎn)速n＇及進給速度＇。粗銑=100m/min，精銑=150m/min，＇==r/min=26

66、5r/min，＇==r/min=398r/min；銑削Φ10.7孔的端面時，n===1326r/min； 從而可算出銑削進給量：粗銑=zn=0.2x8x265=424mm/min；精銑=fn=0.5x398=199mm/min；銑削Φ10.7孔的端面時=0.281326=2122mm/min。最終確定：＇=265r/min，＇=398r/min；粗銑=100m/min，=0.2mm/z；精銑=150m/min，f=0.5mm/r。 （9）校驗機床功率 =，圓周銑削力：=，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.1-78可算出=1305N；所以===2.52kw機床主軸許用功率為：=33kw＞2.52kw。因此所選切削用量可行，最終確定粗銑的銑削用量＇=265r/min，=1mm，==100m/min，=0.2mm/z，=424mm/min；粗銑的銑削用量：＇=398r/min，=0.5mm，==150m/min，f=0.5mm/r，=199m