端盖零件机械加工工艺规程和镗孔φ20H11用夹具设计 - 图文

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毕业设计（论文）

题目 端盖零件的机械加工工艺规程

和钻4×Φ9孔夹具设计

学生所在校外学习中心 重庆学习中心 批次 层次 专业 0902、本科、机械设计制造及自动化 学 号 W08101094 学 生 田宏艳 指 导 教 师 江桂云 起 止 日 期 2009-09-03至2009-10-30

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摘 要

本次设计的主要内容是汽车法兰上的端盖加工工艺规程及4-φ9孔钻夹具的设计。端盖是法兰盘上的一个零件，与其它零件配对使用，其主要加工表面及控制位置为

?0.030.012?0.03?0.012孔和?80?外圆。由零件要求分析可知，保证孔和?600?60?80?0.0470?0.047外圆尺寸

的同时应该尽量保证其同轴度，这对于后工序装配和总成使用上来说都有重要影响。

0.012?0.012所以，工序安排时，采取以φ108大外圆粗定位夹紧加工后，对?80??0.047孔和?80?0.047外圆分粗精加工同时成型。因其粗糙度为Ra3.2，可直接车削满足。对于钻4-φ9孔时，

?0.03主要以?600孔定位，两铣削端面限位，控制其自由度，以达到加工出来的产品满

足要求并且一致性好的目的。本文的研究重点在于通过汽车法兰端盖的工艺性和力学性能分析，对加工工艺进行合理分析，选择确定合理的毛坯、加工方式、设计高效、省力的夹具，通过实践验证，最终加工出合格的端盖零件。

关键词：端盖、加工工艺、钻孔、定位、夹具

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目 录

摘要………………………………………………………………………………… 2 1 设计目的及背景 ……………………………………………………………… 4 2 端盖零件的机械加工工艺过程分析…………………………………………… 4 2.1 计算生产纲领、确定生产类型……………………………………………… 4 2.2 零件的分析…………………………………………………………………… 5 2.3 选择毛坯……………………………………………………………………… 5 2.4 工艺规程设计………………………………………………………………… 6 2.4.1 定位基准的选择…………………………………………………………… 6 2.4.2 零件加工方法的选择……………………………………………………… 6 2.4.3 制定工艺路线……………………………………………………………… 6 2.4.4 确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图…………… 7 2.4.5 工序设计…………………………………………………………………… 8 2.4.6确定切削用量及基本时间（机动时间）…………………………………… 13 3 机床夹具设计………………………………………………………………… 20 3.1 拟定夹具的结构方案 ……………………………………………………… 20 3.1.1 确定夹具的类型 ………………………………………………………… 20 3.1.2 确定工件的定位方案 …………………………………………………… 20 3.1.3 确定工件的夹紧形式 …………………………………………………… 21 3.1.4 确定刀具的导向方式或对刀装置 ……………………………………… 21 3.1.5确定其它机械，如分度、装卸用的辅助装置等………………………… 21 3.1.6 夹具体的结构类型设计 ………………………………………………… 21 3.1.7 夹具总图设计 …………………………………………………………… 21 3.2 夹具精度的校核 …………………………………………………………… 22 4 总结 …………………………………………………………………………… 23 5 参考文献 ……………………………………………………………………… 23

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1、 设计目的及背景

汽车工业是我国的四大支柱形产业之一，在当前经济形势整体企稳回暖、我国汽车产业趋向走好的背景下，各大汽车制造厂及零部件制造厂都扩产增销，推陈出新，行业形势出现“持续热销”的火热局面。改革开放以来，中国的汽车工业如同其它工业一样在开放与竞争中迅速成长。据国家统计局的统计资料显示，1990年中国的汽车产量仅有51.4万辆，其中轿车仅有3.5万辆，经过14年的努力，到2003年中国的汽车产量达到444.39万辆，与1990年相比增长了8.6倍，轿车产量达到202.01万辆，增长57.7倍。中国的汽车已快速进入家庭，因此带动了各汽车配件厂的快速发展。

本这设计的主要任务是汽车法兰上的一个端盖，其作用是连接配对零件并传递相关功能。

机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程以后，进行的一次理论联系实际的综合运用。培养学生综合运用所学基础理论、专业知识与技能，独立分析与解决问题的能力，有助于学生对专业知识、技能的进一步提高，为以后从事专业技术工作打下基础。专用夹具的设计，对加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能有着重要的影响。本课题讨论的目的是通过分析汽车法兰端盖的特点，论述了设计时应注意的问题及其应用范围。

2、 端盖零件的机械加工工艺过程分析

2.1计算生产纲领、确定生产类型

图1示为端盖零件，该产品年产量为4000件，根据其年需求量要求设定其备品率为10%，废品率为1%（含工废和料废），现制定端盖的机械加工工艺规程。

N=Q×n×(1+a+b) 件/年 （1） 式中：N——零件的生产纲领（件/年） Q——产品的年生产量（台/年） n——每台产品中该零件数量（件/台） a——零件的备品率 b——零件的平均废品率

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N=4000×1×(1+10%+1%)=4440（件/年）

端盖年需求量为4440件，因已知该产品为轻小型机械，根据教材和手册中生产类型及生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。

图1 零件图

2.2零件的分析

端盖零件的视图正确，部分尺寸需要补充完善，公差及技术要求需要完善，已在

0.012?0.03正式提交的零件图上补充完善。本零件外圆?80?精度要求较高，并?0.047和内孔?600?0.03且?600为设计基准。因φ108外圆及端面图纸标注为非加工表面，但考虑过程中会

用其做工序基准，所以在工艺加工过程中安排了加工余量并作了加工。4-φ9位置度要求为0.15，利用钻夹具在台钻上加工直接可以满足要求。其余尺寸公差及形位公差都能保证。

2.3选择毛坯

端盖零件通常不要求作大的频繁的转动，与配对零件是间隙配合，有微小的转动，所以考虑到强度上的要求，将零件定为45#钢、正火处理，以改善强度、细化组织，增加零件的耐磨性。因其轮廓尺寸不大，形状又不复杂，加之成批生产，所以毛坯采

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用模锻成型。

较简单的外圆形状，中间的盲孔比较大，可采取锻件尺寸与成品尺寸尽量接近的毛坯尺寸。零件小，可用比较小的设备吨位就能达到目的。

毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。

2.4工艺规程设计

2.4.1定位基准的选择

本零件为圆柱体实心件，部分表面需要加工。需要加工的表面精度中等，光洁度

?0.03为Ra3.2，中间孔?6000为设计基准，也是装配和测量基准。但在加工过程中需要

借用大外圆φ108及端面作为粗基准来加工φ60孔及同侧尺寸，所以将φ108及端面进行了加工。粗基准加工后，后工序加工以设计基准为加工基准，即遵循了“基准重合”的原则。

2.4.2零件加工方法的选择

本零件的加工表面有外圆、内孔、端面及小孔，材料为45#钢。故确定加工方法如下：

φ108外圆及端面：图纸要求为非加工面，但工艺过程考虑其为粗基准，故对此外圆面采取粗车。

φ50孔及端面：图纸要求为非加工面，故直接由模锻成型。

φ60孔及端面：图纸要求为设计基准，加工尺寸公差为0.03mm，粗糙度为Ra3.2，考虑此孔为后工序加工及定位用，故对此孔及端面采取粗车、精车。

φ72外圆及端面：图纸要求为非加工面，但工艺过程考虑其为粗基准，故对此外圆面采取粗车。

φ80外圆及端面：加工尺寸公差为0.035mm，粗糙度为Ra3.2，，采取粗车、精车控制。

4-φ9孔：加工尺寸为自由公差，粗糙度为Ra6.3,位置度为0.15mm，采取钻孔至尺寸要求。

49/98端面：加工尺寸为自由公差，粗糙度为Ra6.3,采取铣削方式加工至要求。 2.4.3制定工艺路线

根据零件本身要求及先粗后精的加工原则，端盖加工工艺路线如下：

工序0：将锻件毛坯进行正火处理，将毛坯加热到850-900℃，空冷或风冷到常

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温，随炉抽检零件正火硬度；

工序10：找正三爪卡盘跳动在0.10内，夹紧φ108外圆及端面，粗车φ60孔及端面、φ80外圆及端面、φ72外圆及端面；

工序20：找正三爪卡盘跳动在0.10内，调头夹紧已粗车的φ72外圆及端面，粗车φ108外圆及端面；

工序30：找正三爪卡盘跳动在0.05内，夹紧已加工的φ108外圆及端面，精车φ60孔及端面到尺寸、φ80外圆及端面到尺寸，并倒孔口及外圆的角；

工序40：找正铣夹具定位心轴跳动在0.02内，以φ60孔为基准铣49/98两端面到尺寸；

工序50：找正钻夹具定位心轴跳动在0.02内，以φ60孔为基准钻4-φ9到尺寸； 工序60：钳工去锐边毛刺。 工序70：零件终检。

2.4.4确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图

（1）确定机械加工余量。钢质模锻件加工余量根据国家有关标准确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，可查得零件内外表面加工余量。

①锻件质量：根据零件成品质量为0.93Kg，估计毛坯质量为1.31Kg。 ②加工精度：除φ60孔及φ80外圆精度较高外，其余加工精度中等偏低。 ③锻件复杂系数S为：

假定最大外径为Φ114mm，最长32mm，则： S=M锻件/M外轮廓包体

M外轮廓包体=π×R2×L×ρ（密度）

=3.1415926×5.702×3.2×7.85=2.56Kg M锻件=1.31Kg

S= M锻件/M外轮廓包体=1.31/2.56=0.52 故按表查得其复杂系数为S2,级别一般。

表1 锻件形状复杂系数S

级别 简单 一般 S数值范围 S1>0.63~1 S2>0.32~0.63 级别 较复杂 复杂 S数值范围 S3>0.16~0.3 S4≤0.16 - 7 -

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④机械加工余量。根据锻件质量、F1、S2，确定直径方向余量为1.5~2.0mm，即锻件的直径单边余量为1.5~2.0mm。轴向单边余量为1.5~2.0mm。

（2）确定毛坯尺寸。根据表所查及零件实际加工精度，确定外径除关键尺寸φ60孔及φ80外圆余量定为2.0mm外，其余定为1.5mm，端面余量除φ108大端面定为2.0mm外，其余定为1.5mm。

（3）设计毛坯——零件综合图。

本零件锻件质量为1.31Kg，复杂系数为S2，45#钢含碳量为0.42-0.50%，按表2查得锻件材质系数为M1，热处理为正火后粗精加工。

表2锻件材质系数

级别 M1 M2 2.4.5工序设计

（1）选择加工设备及工艺装备。 ①选择机床。

a.0序为正火工序。可选用网带炉或井式、箱式炉加热后空冷或风冷。 b.10、20、30序为粗/精车加工。本零件轮廓外形尺寸及质量均小巧，选用常用的CA6140型数控卧式车床即可（数控车床和普通车床均可加工此零件，但数控车床受操作者操作技能影响小，所以本设计全部选用数控车床）。

c.40序为铣端面。以φ60孔为基准铣两端面，选用数控铣床X62型立式铣床。 d.50序为钻孔。因尺寸公差和形位公差要求均不高，故选用台式钻床ZQ4015。 ②选择夹具。

除铣端面和钻孔工序外，其余各工序均采用通用夹具即可，车削加工以三爪自定心卡盘定位夹紧零件。

③选择刀具。

a.在车床上加工，一般都采用硬质合金车刀和镗刀。本零件为钢质材料，故采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，精加工用YT30。为提高生产效率和经济性，可选用机夹可转位车刀。

钢的最高含碳量 <0.65% ≥0.65% 合金钢的合金元素最高总含量 <3.0% ≥3.0% - 8 -

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b.铣刀选用立铣刀。零件要求铣削两端面，故铣刀选用：6刃、Φ20直柄立铣刀。 c.钻4-φ9选用φ9直柄麻花钻，带90°的倒角锪钻。 ④选择量具。

本零件为批量生产产品，一般均选用通用量具。选择量具的方法通常有如下两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。

a.选择径向尺寸量具。除φ80的外圆、φ60的内孔，其余各外圆、内孔均为自由尺寸，机加未注尺寸公差按QC/T267-1999《汽车切削加工零件未注公差尺寸的极限偏差》查表，其公差值均大于0.30mm，而φ50孔则直接由锻造成型，其公差值为±0. 50mm，按工艺人员手册要求，根据测量精度等级选择0-150mm/0.02的游标卡尺即可，其分度值为0.02mm。

表3 外圆、内孔所用量具

工序 加工面尺寸 尺寸公差 选用量具 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.01mm，测量范围为30 φ60 ?0.300备注 φ82、φ58为工序尺寸 10 φ82、φ58、φ72 0?0.47 20 φ108 0?0.87 50-75mm的内径千分尺/或内径百分表 30

φ80 ?0.012?0.047 分度值为0.01mm，测量范围为75-100mm的外径千分尺 因此零件为批量生产产品，φ60孔公差值为0.03mm，φ80外圆直径公差为0.035mm，在首件检查时采用表3通用量具，过程中操作者自检和专职检验员巡检采用专用量具以提高效率，φ60孔采用塞规，φ80外圆采用卡规检查。为提高表面加工质量及粗糙度要求，加工过程中可增加切削液润滑。

b.加工轴向尺寸所用量具。各轴向尺寸均为自由尺寸，机加未注尺寸公差按

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QC/T267-1999《汽车切削加工零件未注公差尺寸的极限偏差》查表，其公差值均大于±0.20mm，按工艺人员手册要求，根据测量精度等级选择0-150mm/0.02的游标卡尺即可，其分度值为0.02mm。

表4 轴向尺寸加工所用量具

工序 10 加工面尺寸 11.5、30.5、18、11 28.5、10.5 尺寸公差 ±0.20 选用量具 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 为φ50孔面距外端面距离 备注 30.5、18、11为工序尺寸 28.5、10.5为工序尺寸 20 ±0.20 30 11、10、28 ±0.20 30 20 ±0.70

c.铣削两端面所用量具。端面尺寸49、98均为自由尺寸，机加未注尺寸公差按QC/T267-1999《汽车切削加工零件未注公差尺寸的极限偏差》查表，其公差值均大于±0.30mm，按工艺人员手册要求，根据测量精度等级选择0-150mm/0.02的游标卡尺即可，其分度值为0.02mm。

表5 铣削端面尺寸加工所用量具

工序 40 加工面尺寸 尺寸公差 ±0.37 选用量具 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 备注 49 40

98 ±0.43 - 10 -

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d.钻4-φ9孔所用量具。4-φ9孔为自由尺寸，机加未注尺寸公差按QC/T267-1999《汽车切削加工零件未注公差尺寸的极限偏差》查表，其公差值为

+0.22

0 mm，按工

艺人员手册要求，根据测量精度等级选择0-150mm/0.02的游标卡尺即可，其分度值为0.02mm。

(2)确定工序尺寸的一般办法，是由加工表面的最后工序往前推算的。最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链计算。

a.确定圆柱面的工序尺寸。前面根据相关资料已经查出，本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（粗加工除外），总加工余量减去各工序加工余量之和即为粗加工余量。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。

本零件各圆柱表面、孔、端面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度等见表6 （总加工余量为各次余量之和，公差为经济公差）

表6各圆柱表面、孔、端面加工余量

加工内容 粗 Φ80-0.012-0.047 φ60+0.03 0 φ72 Φ108

确定轴向尺寸，本零件各工序的轴向尺寸如图2所示

1 1 1.5 1.5 精 1 1 - - 粗 Φ82 -0.74 Φ58 -0.74 Φ72 -0.74 Φ108 -0.87 0000工序单边余量/mm 工序尺寸及公差/mm 精 Φ80-0.012-0.047 φ60+0.03 0 - - 表面粗糙度/μm 粗 6.3 6.3 6.3 6.3 精 3.2 3.2 - - - 11 -

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图2

表7 各端面工序加工余量

工序 加工表面 1 10 2 3 4 20 5 1 30 2 4

a.确定工序尺寸L1、L11、L2、L3、L33、L4、L5、L55、L6、L7，这些尺寸只与加工余量有关。则：

L6=L7+Z1=28+0.5=28.5mm； L4=L6+Z5=28.5+2=30.5mm； L7=L6-Z1=28.5-0.5=28mm；

总加工余量 1.5 1.5 1.5 1.5 2 0.5 0.5 0.5 工序加工余量 Z1=1 Z2=1 Z3=1.5 Z4=1 Z5=2 Z1=0.5 Z2=0.5 Z3=0.5 - 12 -

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L3=L33+Z5+Z4=10+2+0.5=12.5mm； L5=L55+Z1=20+0.5=20.5mm； L2=11+Z1=11+0.5=11.5mm；

L2为φ了72圆柱面加上大端面0.5mm余量值，故L2为其自身尺寸11加0.5 mm余量值，等于11.5mm。

b.确定铣削端面的工序尺寸。

两端面(49mm和98mm端面尺寸),粗糙度为Ra6.3，尺寸公差及形位公差均为自由公差，故可直接一次铣削成型。毛坯确定两端面余量各为2mm，直接按零件图要求铣削到位：49±0.37mm；98±0.43mm 。 2.4.6确定切削用量及基本时间（机动时间）

切削乃是一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。

工序10：粗车外圆、端面、镗孔。本工序采用查表法确定切削用量。 （1）镗Φ58孔及其端面，保证Φ58孔径及孔深11±0.2mm。 1）切削深度ap 根据粗加工余量1.0mm，可一次性切除完。 ap=（58-56）/2=1.0mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，此处选择f=0.5mm/r。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.3m/s 4)确定工时 取n=100r/min

根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) ×i

而L=11+4+8.5=23.5(两端面距离加孔深11之和) L1=0 L2=0 L3=0 则Tj=(23.5+0+0+0)/(0.5×100)×1=0.47min (2)车外圆Φ72及圆弧R4

1）切削深度ap 根据粗加工余量1.5mm，可一次性切除完。

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ap=（75-72）/2=1.5mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，此处选择f=0.5mm/r。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.3m/s 4)确定工时 取n=100r/min 根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而L=11 L1=2 L2=0 L3=0 则Tj=(11+2+0+0)/(0.5*100)*1=0.26min (3)车外圆Φ82及端面

1）切削深度ap 根据粗加工余量1.5mm，可一次性切除完。 外圆ap=（84-82）/2=1mm 端面ap=1mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，此处选择f=0.5mm/r。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.3m/s 4)确定工时 取n=100r/min

根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) ×i

而L=〔（18-11.5）+（111-82）/2 〕= 21(大端面距离加外圆切削长度之和) L1=2 L2=0 L3=0

则Tj=(21+2+0+0)/(0.5×100) ×1=0.46min

工序20：粗车外圆、端面。本工序采用查表法确定切削用量。 （1）车大端面，保证总长28.5

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1）切削深度ap 根据粗加工余量2mm，可一次性切除完。 ap=30.5-28.5=2mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，此处选择f=0.5mm/r。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.3m/s 4)确定工时 取n=100r/min

根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n) ×i 而L=111/2 =55.5 L1=2 L2=2 L3=0 则Tj=(55.5+2+2+0)/(0.5*100)*1=1.19min （2）车大外圆φ108到尺寸

1）切削深度ap 根据粗加工余量1.5mm，可一次性切除完。 ap=（111-108）/2=1.5mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，此处选择f=0.5mm/r。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.3m/s 4)确定工时 取n=100r/min 根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而L=10.5 L1=2 L2=0 L3=0 则Tj=(10.5+2+0+0)/(0.5*100)*1=0.25min

工序30：精车φ60孔及端面并倒角、φ80外圆及端面。本工序采用查表法确定切削用量。

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（1）精车φ60孔及端面

1）切削深度ap 根据精加工余量1mm，可一次性切除完。 ap=（60-58）/2=1mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，因精车加工，为提高切削加工零件表面粗糙度，速度将比粗加工高，故此处选择f=0.3mm/r，f取值小于手册规定的允许值均可取。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.66m/s 4)确定工时 取n=400r/min 根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i

而L=11+1+7=19(两端面距离加孔深11之和) L1=0 L2=0 L3=0 则Tj=(19+0+0+0)/(0.3*400)*1=0.16min （2）孔口倒角

1）切削深度ap 根据精加工余量1mm，可一次性切除完。 ap=2mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，因精车加工，为提高切削加工零件表面粗糙度，速度将比粗加工高，故此处选择f=0.3mm/r，f取值小于手册规定的允许值均可取。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.66m/s 4)确定工时 取n=400r/min 根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i 而L=2 L1=0 L2=0 L3=0

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则Tj=(2+0+0+0)/(0.3×400) ×1=0.02min （3）精车φ80外圆及端面

1）切削深度ap 根据精加工余量1mm，可一次性切除完。 ap=（82-80）/2=1mm

2）进给量f 根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-58选择，当刀杆尺寸为16mm×25mm，时，ap<3mm，以及工件直径在60mm内时，

f=0.5-0.7mm/r，因精车加工，为提高切削加工零件表面粗糙度，速度将比粗加工高，故此处选择f=0.3mm/r，f取值小于手册规定的允许值均可取。

3）切削速度v根据《机械加工技术手册》中切削参数表8-60公式 v= Cv/(601-m×Tm×axpv×fyv) ×Kv(m/s) 查表，其系数及指数分别为：

f≤0.70时，Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.20，计算切削速度,取粗车Vc=1.66m/s 4)确定工时 取n=400r/min 根据公式 Tj=(L+L1+L2+L3)/(f.n)*i

而L=〔（18-11）+（108-80）/2 〕= 21(大端面距离加外圆切削长度之和) L1=2 L2=0 L3=0

则Tj=(21+2+0+0)/(0.3×400) ×1=0.192min 工序40：铣两端面。

本工序直接将两端面一次性铣床削到位，所选用刀具为高速钢6刃立铣刀，铣刀直径Φ20mm，已知铣削宽度ae=10mm，铣削总长度46mm，铣削深度ap=2mm，采用查表法确定切削用量。

1）确定每齿进给量fz

X62型立式铣床功率为7.5KW，工艺系统刚性中等，高速钢6刃细齿立铣刀加工钢料，查得每齿进给量fz=0.06-0.10mm/z。现取fz=0.07mm/z

2）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据《机械加工工艺手册》查表，用高速钢立铣刀加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.30-0.50mm；铣刀直径为d=Φ20mm，则铣刀耐用度T=60min。

3）确定切削速度v和工作台每分钟进给量fMz

根据公式：v= （Cv×dqv）/(Tm×axvp×fzyv×aeuv×zpv) ×Kv(m/s)

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查表，其系数及指数分别为：

fz=0.07mm/z，Cv=41, qv=0.25, Xv=0.1, Yv=0.2, Uv=0.15, Pv=0.1, m=0.20，T=60min, ap=2mm, ae=10mm, Z=6, d=20mm, Kv=1.0 计算切削速度,

V=(41×200.25)/(600.20×20.1×0.070.2×100.15×60.1) ×1.0 m/min =35.93m/min

n=(1000*35.93)/(π*20)r/min=571.84r/min 根据X62型立式铣床主轴转速表，选择 n=500r/min=8.3r/s

实际切削速度V=n×π×20=0.522m/s 工作台每分钟进给量为：

fMz= fz×Z×n=0.07×6×500=210mm/min

根据铣床工作台进给量表，选择fMz=200mm/min 则实际的每齿进给量为 fz=200/(6*500)=0.067mm/z 4)确定工时

根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，查得立铣刀铣端面的基本时间计算公式为

Tj=〔(L+L1+L2)/ fMz〕×i 而L=10（铣刀半径）

L1=√ ae×(d-ae) +(1~3) =√1×(20-10)+2=10+2=12 L2=10（铣刀半径） fMz=200mm/min i（进给次数）=1

则Tj=(10+12+10)/(200) ×1=0.16min 两端面，则总时间为Tj=2×0.16min=0.32min 工序50：钻4-Φ9孔。

本工序为钻孔，刀具选用高速钢麻花钻，直径d=9mm。钻4个通孔。使用煤油作切削液。

1）确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。

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2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《机械加工工艺手册》查表，钻头后刀面最大磨损限度为：0.40~0.80mm，此处取0.80mm，耐用度T=25min。

3）确定切削速度v

根据公式：v= （Cv×dzv0）/(Tm×axvp×fyv) ×Kv(m/s)

零件材料为45#钢，抗拉强度σb=650MPa，加工性属于5类。查表，其系数及指数分别为：

f=0.16mm/r（暂定），Cv=4.4, zv=0.4, ap=10, Xv=0, Yv=0.7, m=0.2，T=25min, Kv=1.0 计算切削速度,

V=(4.4×90.4)/(250.20×100×0.160.7) ×1.0 m/min =20.08m/min

n=(1000×20.08)/(π×9)r/min=710r/min 根据ZQ4015型台式钻床主轴转速表，选择 n=500r/min=8.3r/s

实际切削速度V=n×π×9=0.235m/s 4)确定工时

根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-5，查得钻孔的基本时间计算公式为 Tj= (L+L1+L2)/ （f*n） 而L=10（钻孔深度）

L1=（D/2）×tan30°+(1~2) =2.6+1.4=4mm L2=1~4=3mm（此处选择3） f=0.16mm/r n=500r/min

则Tj=(10+4+3)/(0.16500)=0.2125min

每孔时间为0.2125min，4孔则为Tj=4×0.2125=0.85min 工序60：钳工去锐边毛刺。 工序70：零件终检。

将上述各工序内容填入工序卡片中就是端盖的加工工序卡片。见附表2。

3、 机床夹具设计

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钻4-φ9孔钻夹具的设计

此零件的特点是，基准为φ60H7孔，位置度φ0.15，4个孔均布，以两端面铣削面中心对称分布，所以，考虑夹具时除需要考虑基准孔，还需要就两铣削端面进行限位，否则任意位置钻4个孔，零件是不能正常装配在汽车总成上的。因本工序考虑在普通台式钻床上加工，而且零件为批量生产，所以考虑将夹具通过T型槽螺栓固定在工作台上，在通过配合，将零件加工成型。

3.1 拟定夹具的结构方案

3.1.1确定夹具的类型

本零件加工4-φ9孔需要设计专用钻夹具。车加工各外圆及内孔采用三爪自定心卡盘，铣床需要设计专用铣夹具。 3.1.2确定工件的定位方案

本零件加工4-φ9孔需要设计专用钻夹具。

图3 钻床夹具

夹具底座通过T型槽螺栓与工作台相连，夹具体与底座之间有1个钢球，底座上只有一个刚能放下半个球的孔，而夹具体上为直径为8的圆环槽，但呈均布有4个半径为5的孔，当夹具体转动时，每90度位置，孔刚好与球接触，则加工4个孔，这

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对于批量生产来说，可降低劳动强度。夹具体通过3颗螺钉与定位心轴连接，零件60孔与定位心轴通过H7/g6的间隙配合定位。但4-φ9还需要将铣削端面进行限位才能加工，所以，在钻模板上铣平了3mm的一个平面，宽度为109±0.3mm。钻模板与夹具体通过2个长定位销（一个圆柱销，一个菱形销）固定位置。零件为通孔，所以Z方向的压紧可以进行也可以不进行，因为零件在Z方向的自由度不限制，也不会造成孔位置度不合格。所以，钻零件时可以通过通用压板压紧零件，也可直接钻削。 3.1.3确定工件的夹紧形式

本零件加工4-φ9孔为通孔，所以Z方向的压紧可以进行也可以不进行，因为零件在Z方向的自由度不限制，也不会造成孔位置度不合格。所以，钻零件时可以通过通用压板压紧零件，也可不压紧直接钻削。 3.1.4确定刀具的导向方式或对刀装置

工件在机床上加工，能否保证加工精度，主要取决于设备自身精度以及夹具与工艺和合理性，及刀具与工件间的相对位置。常用的对刀方法有三种：试切法对刀、样件法对刀、采用导向或对刀装置对刀。本零件加工时刀具的导向试或对刀装置如表8所示。

表8 对刀装置

机床 车床 铣床 钻床

3.1.5确定其它机械，如分度、装卸用的辅助装置等

本零件小、轻、加工精度不高，故车加工时直接采用三爪卡盘自定心夹紧，铣削工序和钻削工序均采用专用夹具定位加工。故零件不需要使用分度、装卸等装置。均为人工装卸。

3.1.6夹具体的结构类型设计

本零件多采用通用和专用夹具（见附表1、2） 3.1.7夹具总图设计

见图3

刀具 外圆、内孔、端面车刀，R刀 立铣刀 直柄麻花钻 对刀装置（方法） 试切法对刀 夹具定位 夹具定位 - 21 -

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3.2夹具精度的校核

定位误差的计算常用的有合成法和极限位置法两种方式，用函数法推导定位误差公式，方法比较简便实用。极限位置法和函数法在计算组合定位误差时，有着明显的优越性。

图4 零件加工定位基准简图

图4为零件加工定位基准简图，根据其定位夹紧关系，其定位误差按《机床夹具设计手册》中夹具误差的分析计算方法有如下计算公式：

△D.W=δD +δd +△min

根据零件及夹具设计图可知： Dd

+δD

0 =φ60H7=φ60+0.03 0=φ60.03

-0.010

；

D=φ60

0

-δd =φ60g6=φ60-0.029=φ59.971(mm)；d=φ59.99

而△min为定位孔与定位轴之间的最小间隙，所以 △min=φ60-φ59.99=0.01(mm)

∴△D.W=δD +δd +△min/2=+0.03+0.019+0.01/2=0.054(mm)

本零件加工过程中，工序定位基准与设计基准重合，符合夹具定位要求。而零件钻孔工序4-φ9尺寸误差为自由尺寸，根据机加未注尺寸公差按QC/T267-1999《汽车

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切削加工零件未注公差尺寸的极限偏差》查表，其公差值为

+0.22

0 mm，形位公差已

知为Φ0.15，其夹具定位误差远远小于零件加工尺寸公差与形位公差之和。所以，夹具夹紧定位方式选择是合理的，能满足零件设计精度要求。

4 总结

本设计研究过程中仍然存在一些不足，有的问题还有待进一步深入，具体如下： 1）、系统的设计不太完善，还可结合计算机数据库计算分析，整理出更加合理的设计方案；

2）、存在一定的浪费，夹具的易磨损件在设计中未明确磨损程度和使用极限。 3）、计算零件加工时间时考虑的是主要的工作时间，没将操作者辅助时间加上去。

5 参考文献

［1］王光斗，王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海科学技术出版社， 2002. ［2］田玉顺.机械加工技术手册.北京出版社.1992.

［3］北京第一通用机械厂.机械工人切削手册（修订第2版）.机械工业出版社.1993. ［4］孟少农.机械加工工艺手册（第1、第2、第3卷）.机械工业出版社.1996. ［5］杨叔子.机械加工工艺师手册.机械工业出版社.2004.

［6］徐灏.机械设计手册（第1、第2、第3、第4、第5卷）.机械工业出版社. 1995. ［7］金属机械加工工艺人员手册修订组.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社.1982.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vl2.html