轴主承盖斜面加工铣床夹具设计正文--本科毕业设计.doc

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主轴承盖斜面加工铣床夹具设计
机械设计制造及其自动化 王政博 指导教师 郝一舒
【摘要】为保证6S42MC主轴承盖斜面加工及保证相应的位置精度，设计一专用的铣斜面夹具。根据 6S42MC主轴承盖的零件图分析其精度、表面粗糙度、技术要求、加工部位尺寸、形状结构、材料硬度、工件刚性及零件的批量的大小不同，确定被加工零件工艺方法和工艺规程。在夹具设计方面采用“一面以孔”的定位方案保证被加工斜面的准确定位和尺寸精度。考虑零件重量较重和需要的夹紧力较大，选用了顶杆推活、支紧螺栓支紧、压板压紧的夹紧方案，提供稳定的夹紧力。此次设计的主轴承盖斜面加工铣床夹具，结构简单、维护方便，部分使用了标准部件来降低制造成本，达到了设计要求。
【关键词】主轴承盖 制造 工艺规程 铣床夹具

目录
1 前言…………………………………………………………………………………………………3
1.1 机床夹具及其功用……………………………………………………………………………3
1.1.1 概念………………………………………………………………………………………3
1.1.2 机床夹具的主要功能……………………………………………………………………3
1.2 夹具装夹工件的方法及特点…………………………………………………………………3
1.3 机床夹具的分类和组成………………………………………………………………………3
1.3.1 按夹具的通用特性分类…………………………………………………………………3
1.3.2 按夹具使用的机床分类…………………………………………………………………4
1.3.3 按夹具动力源来分类……………………………………………………………………4
1.3.4 机床夹具的组成…………………………………………………………………………4
1.4 机床夹具的现状及发展方向…………………………………………………………………4
1.4.1 机床夹具的现状…………………………………………………………………………4
1.4.2 现代机床夹具的发展方向………………………………………………………………5
2 主轴承盖零件工艺规程的制订……………………………………………………………………6
2.1 零件的功用、材料和性能……………………………………………………………………6
2.2 分析零件的结构特点和技术要求，审查结构工艺性………………………………………6
2.3 选择定位基准和确定工艺装夹方式…………………………………………………………7
2.4 拟定工艺路线…………………………………………………………………………………7
2.4.1 选择表面加工方法………………………………………………………………………7
2.4.2 加工划分阶段和工序集中程度…………………………………………………………7
2.4.3 工序顺序安排……………………………………………………………………………7
2.5 设计工序内容…………………………………………………………………………………7
2.5.1 选择机床和工装…………………………………………………………………………7
2.5.2 毛坯尺寸的确定，画毛坯图……………………………………………………………10
2.5.3 切削用量的确定…………………………………………………………………………11
3 主轴承盖零件的铣床夹具设计……………………………………………………………………14
3.1 定位方案………………………………………………………………………………………14
3.2 夹紧方案………………………………………………………………………………………15
3.3 对刀方案………………………………………………………………………………………16
3.4 夹具体的设计…………………………………………………………………………………18
3.5 定位误差的分析与计算………………………………………………………………………19
4 结束语………………………………………………………………………………………………20
4.1 目标完成情况…………………………………………………………………………………20
4.2 在设计过程中遇到的问题及解决方法………………………………………………………20
4.3 总结和体会……………………………………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………………………………………………21
谢辞……………………………………………………………………………………………………22

1 前言
夹具最早出现在1787年，随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，机床夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺设备。科技的进步，生产的发展和产品时常上的竞争，产品更新换代的周期越来越短，对机床夹具的设计、制造、使用提出了新的更高的要求。现代机床夹具应该朝精密化柔性化、标准化等方面发展。
面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工工艺装备也有了许多新的变化。特别是作为机械制造装夹工件的工艺装备的夹具，在机械化大生产的今天显的更加重要起来，因为夹具是加工生产内部可缺少的重要部分。机械制造中特别是在金属切削加工过程中，配以适当的夹具等加工辅助工具，有力于提高企业生产效率降低，降低劳动强度，保证加工产品质量，从而降低生产成本，提高企业效益。从而在某种程度上对提高我国企业的竞争力有一定的促进作用。

1.1 机床夹具及其功用
1.1.1 概念
机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。
在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
1.1.2 机床夹具的主要功能
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。

1.2 夹具装夹工件的方法及特点
工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。
找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。这种方法安装方法简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。
夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保住工件相对于刀具、机床的正确位置具有以下特点：
1.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。
2.由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。
3.通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。
4.装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。
5.装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。
6.能扩大机床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。

1.3 机床夹具的分类和组成
机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。
1.3.1 按夹具的通用特性分类
目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

（1）通用夹具
通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
（2）专用夹具
专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。
（3）可调夹具
夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多种工件的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。
（4）组合夹具
组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
（5）自动线夹具
自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
1.3.2 按夹具使用的机床分类
这是专用夹具所用的分类方法。可分为车床、铣床、钻床、镗床、平面磨床、齿轮加工夹具、拉床等夹具。多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
1.3.3 按夹具动力源来分类
按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩大机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。
1.3.4 机床夹具的组成
虽然机床夹具的种类繁多，但他们可工作原理基本是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。
（1）定位支承元件
定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。
（2）夹紧装置
夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。
（3）连接定向元件
这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。
（4）对刀元件或导向元件
这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。
（5）其他装置或元件
根据加工需要，有些夹具上海设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了得其他联接元件。
（6）夹具体
夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座等形状。
上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。
1.4 机床夹具的现在及发展方向
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.4.1 机床夹具的现状
有关统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1.能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本
2.能装夹一组具有相似性特征的工件
3.能适用于精密加工的高精度机床夹具
4.能适用于精密加工的高精度机床夹具
5.采用以液压站等位动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率
6.提高机床夹具的标准化程度
1.4.2 现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
（1）标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件部件的国家标准：GB/T2148~T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
（2）精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1″；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5um。
（3）高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在实验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
（4）柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式以适应可变因素的能力。工艺的可变因素主要优：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

2 主轴承盖零件工艺规程的制订
2.1 零件的功用、材料和性能
主轴承盖是内燃机中的一个零部件，通过主轴承盖螺栓安装在机座上，其作用就是支承曲轴，保证曲轴正常运转和动力输出的。主轴承盖工作时除了受到曲轴传来的交变载荷作用，还有主轴承载荷、主轴承盖螺栓作用力以及主轴瓦过盈配力，这些力使其内部产生一定的应力和应变，对主轴承的润滑特性及内燃机的工作性能有着较大的影响。为保证工作可靠，主轴承盖必须要有足够的强度和刚度，工作表面要耐磨，而且润滑良好。
该零件受力不大，韧性要求较好，所以选用材料为ZG230-450（碳素铸钢），这种钢的屈服强度为230Mpa和抗拉强度450Mpa。在大批量生产类型下，考虑到零件结构比较简单，应采用精度和生产率都较高的先进毛坯制造方法－金属模机器造型。碳素铸钢铸造性能较好，熔点较高，实际流动性较差，易氧化，有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切削性能尚好。但在切削过程中易产生积削瘤，影响加工表面的粗糙度。
铸钢件还有很多其他优良性能：
1.设计的灵活性，设计人员对铸钢件的形状和尺寸有最大的设计选择自由，特别是形状复杂和中空截面的零件，铸钢件可采用组芯这一独特的工艺来制造。其成形和形状改变十分容易，从图样到成品的转化速度很快，有利于快速报价响应和缩短交货期。
2.铸钢件冶金制造适应性和可变性最强，可以选择不同的化学成分和组织控制，适应于各种不同工程的要求。可以通过不同的热处理工艺在较大的范围内选择力学性能和使用性能，并有良好的焊接性和加工性。
3.铸钢材料的各向同性和铸钢件整体结构性强，因而提高了工程可靠性。再加上减轻重量的设计和交货期短等优点，在价格和经济性方面具有竞争优势。

2.2 分析零件的结构特点和技术要求，审查结构工艺性
该零件为6S42MC柴油机的主轴承盖，从零件图上看，主轴承盖两端螺孔通过螺栓和螺母与机座连接，形成一个完整的主轴承孔ø495H7放置轴瓦、容纳曲轴；哈夫面上定位销孔ø11用于主轴承盖装入机座时，与机座哈夫面上的定位销进行配合，起定位作用；哈夫面上的止口ø18装入轴瓦轴肩，固定轴瓦位置之用；顶部孔ø21与内孔相通，并在此孔中装入喷油管进行机械润滑；在两侧面上有缺口15º-R12-90º和顶面斜面与肩格面之间的圆角过渡R16，起去除应力之用。
该零件属于民用柴油机零件，结构简单，孔少壁厚，刚性较好。其主要加工面和加工要求如下：
1.外形尺寸
主轴承盖长度尺寸609.25mm,尺寸精度IT11，粗糙度Ra12.5；，宽度尺寸158mm，尺寸精度IT16；高度尺寸425mm,粗糙度Ra6.3µm。由于主轴承盖装入机座时两侧有间隙，所以外形尺寸精度要求并不高。
2.主轴承孔
主轴承孔是用来装入轴瓦并支承曲轴的。从零件图上看，该内孔尺寸为R246.9,尺寸精度IT9，粗糙度Ra12.5µm，可见精度要求并不高，这是因为在加工过程中要保证主轴承盖内孔与机座上的内孔的圆柱度和同轴度要求，所以将主轴承盖装入机座后，与机座一起组镗精加工，最终主轴承内孔尺寸为ø495mm，尺寸精度为IT7。
3.哈夫面
在主轴承盖两侧底部分别有四块面积不大的安装斜面，它是该零件的装配基准。为了保证在安装时主轴承盖斜面与机座斜面之间正确贴合，保证曲轴正常运转和动力输出，靠近内孔的两斜面与内孔之间有一角度要求，其角度允差为0.015mm，与靠外两斜面之间也有一角度要求，其角度允差为0.015mm，四个斜面的粗糙度为Ra2.2µm。
4.肩格面
肩格面是加工过程中的找正基准，表面粗糙度为Ra3.2µm,两肩格面均要求与内孔中心平行，允差为0.05mm。

5.其他表面
除了上述主要表面外，还有哈夫面上的止口尺寸ø18mm，尺寸精度IT12。两止口中心距尺寸253.5mm，尺寸精度IT10。两侧螺栓孔尺寸ø44mm，尺寸精度IT11。两侧螺栓孔纵向中心距尺寸84mm，尺寸精度IT11,与内孔中心横向尺寸268.5mm，尺寸精度IT10等。
该零件结构简单，工艺性较好。

2.3 选择定位基准和确定工件装夹方式
在成批生产中，工件加工时应广泛采用夹具装夹，但因为毛坯精度较低，粗加工时可以部分采用划线找正装夹。
为了保证加工面与不加工面有一正确的位置以及孔加工时余量均匀，根据粗基准选择原则，选主轴承盖不加工的一端面为粗基准，并同过划线找正的方法来兼顾到其它各加工面的余量分布。
该零件为一中型的轴承体，加工面较多且互相之间有较高的位置精度，故选择精基准时首先考虑采用基准统一的方案。哈夫面为该零件的装配基准，用它来定位可以使很多加工要求实现基准重合，但哈夫面较小，用它作为主要定位基准装夹不稳定，故采用面积较大的主轴承盖一端面作为主要的定位基准，限制三个自由度；用哈夫面作为找正基准实现基准重合；特别地，在铣主轴承盖斜面时，工序基准为内孔轴心线，所以采用基准重合原则，选用内孔作为定位基准，限制两个自由度，用主轴承盖一端面作为主要的定位基准，限制三个自由度，以保证斜面与孔、斜面与斜面之间的位置精度要求。

2.4 拟定工艺路线
在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还有考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批量生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水线生产。批量生产尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。
2.4.1 选择表面加工方法
工件材料为有色金属，内孔直径较大，要求较高，在主轴承盖装入机座前，孔加工采用粗车—半精车—精车的加工方案；在主轴承盖装入机座后，与机座中的主轴承孔一起加工时，采用粗镗—半精镗—精镗的加工方案；主轴承盖的端面作为主要定位基准面，采用粗车—半精车—精车的加工方案；止口采用精铣方案；螺栓孔采用一钻一扩的加工方案；其余孔采用钻的方案；其余平面采用粗铣—精铣加工方案。
2.4.2 加工划分阶段和工序集中的程度
该零件要求较高，刚性较好，加工应划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。在粗加工和半精加工加工阶段，端面和孔交替反复加工，逐步提高精度。斜面和内孔、斜面与斜面之间的位置精度要求高，四块斜面宜集中在一道工序一次装夹下加工出来，斜面上的止口和定位销孔也宜在该工序中被加工。应当指出，在该道工序中斜面已被加工出来，若上钻床则无法加工出四个螺栓孔，只有在该道工序中利用键槽铣刀和双镗加工出落尖孔，才以便后道工序钻床加工。其它平面加工也应适当集中。
2.4.3 工序顺序安排
根据“先基面，后其它”的原则，在工艺过程的开始先将上述定位基准面加工出来。根据“先面后孔”的原则，在每个加工阶段均先加工平面，再加工孔。因为平面加工时系统刚性较好，精加工阶段可以不再加工平面。最后适当安排次要表面（如小孔，止口等）的加工和检验等工序。
最后拟定的工艺路线如表2.1所示。

2.5 设计工序内容
2.5.1 选择机床和工装
根据大批量生产类型的工艺特征，选择通用机床、数控机床和专用夹具来加工，尽量采用标准的刀具和量具。机床的名称和工装的名称规格见表2.1所示。

表2.1 主轴承盖加工工艺路线
工序
工序名称
工步
小工步
工序内容
设备
工艺装备
01
划线
01

划对各档外形加工线及厚度环腰分中平线
划线平台
精划线样板
02
粗铣

工件平放，校平厚度环腰分中平线，校直所要加工的平面的加工线，依划线加工：
镗床
划针盘
01

留3mm余量，粗铣哈夫面
面铣刀、钢皮尺
02

留3mm余量，粗铣对顶部平面；（加工后，顶部平面距离哈夫面尺寸为431mm）
03

留3mm余量，粗铣两端肩格面；（加工后，肩格面平面距离哈夫面尺寸为366mm）
04

留3mm余量，粗铣45º斜面及根部R16
面铣刀、球头铣刀、钢皮尺
05

单边分别留3mm余量，粗铣两侧面至650mm尺寸
面铣刀、钢皮尺
03
粗车
01

工件平放，校直已铣平面，留3mm余量车对总厚度为158mm的一端面
立车
百分表
划针
可转位车刀
内径千分尺
钢皮尺
游标卡尺

工件翻身，校平已车端面，校对圆线：
02
1
留3mm余量车对总厚度为158mm的另一端面

2
放余量，车对主轴承孔ø492mm
04
中试

对主轴承孔进行超声波探伤

05
热处理

退火除应力

06
半精车
精车

工件平放，校圆主轴承孔
立车
百分表
可转位车刀
外径千分尺
内径千分尺
01

车对总厚度158（+0.5/-2.5）mm的两端面，保证两平面平行度<0.10mm
02

车对主轴承孔ø489（+0.10/+0.05）mm,粗糙度Ra3.2
07
划线
01

划已加工主轴承孔中心线并划对两侧面644 mm加工线
划线平台
精划线样板
02
1
划对顶部平面加工线

2
划对两凸肩平面加工线
03
1
划哈夫面斜面加工线

2
划对两侧除应力缺口15º-R12-90º加工线
表2.1 主轴承盖加工工艺路线
工序
工序名称
工步
小工步
工序内容
设备
工艺装备
07
划线

3
划两凸肩平面与45º平面相交处R16圆弧过渡处
划线平台
精划线样板
08
半精铣
精铣

工件平放于工作台上，校平已车主轴承盖端面，校直哈夫面
镗床
百分表
01
1
铣对顶部平面至内孔尺寸160.5；（160.5=405-489/2）
粗精复合刀盘、外径千分尺、深度游标卡尺

2
铣对两凸肩平面至顶部尺寸为65mm（保证两凸肩平面与顶部平行度<0.05mm）

3
铣对两侧平面至图纸尺寸644(0/-0.50)mm
02

铣对两凸肩45º斜面及与45º斜面相交处R16，并使R16与45º斜面光滑过度
粗精复合刀盘、球头铣刀
03

铣对两侧除应力缺口15º-R12-90º,斜面光滑过渡
09
精铣
01
1
上夹具，校直夹具基准面，用压板压紧夹具
NC镗
铣斜面专用夹具、百分表

2
夹具压紧后，将主轴承盖置于夹具上。以主轴承盖158mm一端面和内孔ø489mm为定位基准，复校主轴承盖肩格面，支头螺栓支紧主轴承盖顶部肩格面，压紧。
02

用探头分中，钻孔分中处设X0；两端面158mm分中设Y0；哈夫面设Z0
探头
03

工作台旋转25º，依样板留0.20mm余量精铣对25º斜面
粗精复合刀盘、塞尺
04

用相同的方法铣对另一角度斜面加工到图纸尺寸
05

铣对哈夫面处30º*8斜势，保证30º斜面长度为10.78
粗精复合刀盘
06
1
工作台旋转至0º位置，将哈夫面上4*ø44（+0.20/0）孔预加工至ø42，深度70mm
ø42键槽铣刀、ø42钻头

2
将预钻孔4* ø42镗至ø44，深度50mm
ø44双镗

3
加工对哈夫面上1* ø11孔及2*ø18（+0.20/0）止口
Ø11键槽铣刀、ø11钻头、ø18键槽铣刀
07

钻对两侧面2* ø20孔，深度25mm
Ø20钻头
表2.1 主轴承盖加工工艺路线
工序
工序名称
工步
小工步
工序内容
设备
工艺装备
10
钻

工作竖放，肩格面朝下放置在铁敦上
钻床
专用铁敦
01

按图钻对连接孔ø44（+0.20/0）至ø42
ø42接长钻
02

按图扩对连接孔ø44（+0.20/0）
ø44扩孔钻
11
中钳

去除毛刺

12
粗镗
半精镗
精镗

与机座同镗主轴承孔至ø495H7
龙铣
可转位镗刀、内径千分尺
13
划线

划顶部2*2*ø14/M12、2*ø14及ø21孔加工线
划线平台
圆规划针、钢皮尺
14
钻
01

钻对顶部2*2*ø14/M12底孔ø10.2并孔口扩到ø14
钻床
ø 10.2钻头
ø 14扩孔钻

02

钻对顶部2*ø14、1*ø21通孔

ø 20钻头
ø 21扩孔钻
ø 14钻头
15
中试

对所有加工表面做磁粉探伤

16
中钳
01

修光顶孔与主轴承盖内孔交接处，并修整45º斜面与肩格面R16过渡圆角

02

修光两侧15º-R12-90º除应力缺口，斜面光滑过渡

03

攻对顶部2*2*ø14/M12中2*2*M12螺纹

04

倒对顶部平面和45º斜面圆角R10(保证尺寸264)及R3

05

精整并打磨非加工面

2.5.2 毛坯尺寸的确定，画毛坯图
主轴承盖是6S42MC柴油机机座中的一个零件，其材料为ZG230-450。由于产品的形状简单，生产纲领是成批生产，所以毛坯选用金属模机器造型。毛坯造出后应进行退火处理，以消除铸钢件在造型过程中的内应力。
查表得，该铸钢件的尺寸公差等级CT为7~9级，加工余量等级MA为F级。故取CT为9级，MA为F级。
用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。
查表得，该铸钢件的主要毛坯尺寸，现将调整后的主要毛坯尺寸，如表2.2所示。

表2.2 主要毛坯尺寸
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
两端面
158
6+6
170
两侧面
644
6+6
656
哈夫面至顶部
425
6+6
437
主轴承孔
R246.9
10
R236

由此，即可绘制出零件的毛坯图（见图2.1）
图2.1 主轴承盖毛坯图

2.5.3 切削用量的确定
（1）加工哈夫面
哈夫面由粗铣、半精铣、精铣三次加工完成，采用直径为ø120mm粗精复合刀盘。
查表得，精加工余量为1mm，由于四块斜面较小，根据实际情况将其调整为0.2mm。
查表取粗铣的每齿进给量为0.2mm/z，取半精铣的每转进给量为0.3mm/r，取精铣的每转进给量为0.5mm/r，粗铣走刀一次=2.4mm，半精铣走刀一次=0.5mm，精铣走刀一次=0.2mm。
有表查得，粗铣、半精铣、精铣的主轴转速分别为150r/min、200r/min、300r/min，又由前面选定的刀具直径ø120mm，故相应的切削速度分别为：
===56.5m/min
===75.36m/min
===113 m/min
校核机床功率（只须校核粗加工即可）
查表得，切削功率为：
=92.4×Zn (2.1)
取Z=16，n==2.5r/s，=18mm，=0.2mm/z，
=2.4mm，而=由表查得
可知=1，=1，=1，
所以 =92.4×2.51kW=0.65kW
其所耗功率远小于机床功率，故可用。
（2）加工两侧面
两侧面单边加工余量为6mm，采用直径为ø250mm的铣刀盘两次铣出。
查表得，每齿进给量为0.15mm/z，=3mm，由表取主轴转速为190r/min，则相应的切削速度为：
===149.15m/min
（3）加工两端面
两端面的加工经过粗车、半精车、精车完成，单边加工余量为6mm。
查表得，粗车的每转进给量为0.3mm/r，半精车的每转进给量为0.15mm/r，精车的每转进给量为0.1mm/r，粗车走刀一次=3mm，半精车走刀一次=5mm，精车走刀一次=0.3mm。
查表，取粗车、半精车、精车的主轴转速分别为50r/min、65r/min、80r/min，由直径D取ø644mm,故相应的切削速度分别为:
===101.11m/min
===131.4m/min
===161.8m/min
（4）镗主轴承孔
与机座同镗时，经过粗镗、半精镗、精镗三次完成，加工余量为3mm。
查表，取粗镗进给量f=20mm/min，切深=2mm；半精镗进给量f=30mm/min，切深=0.8mm；精镗进给量f=20mm/min，切深=0.2mm。
查表，取粗镗、半精镗、精镗的主轴转速分别为100r/min、100r/min、110r/min。
（5）加工螺栓孔
螺栓孔落尖于NC镗并采用ø40mm键槽铣刀、ø42mm钻头、ø44mm双镗三把刀具完成。然后上钻床采用ø40mm接长钻和ø44mm扩孔钻，一钻一扩完成。
查表得，ø40mm键槽铣刀转速为200r/min,根据加工实际情况手动进给，切深=5mm；ø42mm钻头转速为200r/min，进给量f=30mm/min，径向加工余量为42mm，切深=70mm；ø44mm双镗转速为200r/min，进给量f=30mm/min，切深=50mm。则相应的切削速度分别为：
===25.12m/min
===23.7m/min
===216m/min
查表得，ø41mm钻头转速为150r/min，手动进给，径向加工余量为41mm；ø44mm扩孔转速为160r/min，手动进给，径向加工余量为3mm。
===19.3m/min
===22.11m/min
（6）加工止口孔
采用直径为ø18键槽铣刀加工，切深=6mm，一次铣出。
查表得，主轴转速为200r/min，进给量f=20mm/min，则相应的切削速度为：
===11.304m/min
（7）加工ø11mm定位销孔
采用ø11mm键槽铣刀忽平，ø11mm铰刀加工。
查表得，ø11mm键槽铣刀转速为300r/min，根据加工实际情况，采用手动进给；ø11mm铰刀转速为300r/min，进给量f=20mm/min，则相应的切削速度为：
===10.4m/min
（8）加工顶部ø21mm油孔
采用ø20mm钻头和ø21mm扩孔钻，一扩一钻加工完成。
查表得，ø20mm钻头和ø21mm扩孔钻转速分别为400r/min、450r/min；根据加工实际情况，采用手动进给加工。则相应的切削速度分别为：
===25.12m/min
===29.7m/min

3 主轴承盖零件的铣床夹具设计
根据工艺规程，在加工主轴承盖斜面及其上孔之前，定位基面都已加工好，本工序的加工要求有：两25º斜面与主轴承孔轴线的角度允差为0.015mm，两90º斜面与25º斜面的角度允差为0.015mm，25º斜面与90º斜面之间的理论交点至肩格平面距离为360mm、至主轴承孔水平中线距离为20±0.05mm，预加工螺栓孔ø42mm，水平中心距离为609.25（+0.1/0）mm，纵向中心距离为84±0.1mm，止口槽ø18（+0.2/0）mm，其深度6mm，至主轴承盖中心距离为253.5±0.1mm，定位销孔ø11mm，其深度60mm，至主轴承盖中心距离为275mm，两端起吊孔ø20mm，其深度25mm，至肩格平面距离为235mm。试设计其定位装置和手动夹紧装置。

3.1 定位方案
从加工要求考虑，在工件上铣斜面，沿X、Z轴的移动自由度可以不限制，但为了承受切削力，简化定位装置，X、Z的移动自由度还是要限制。为达到目的，现编制三种定位方案。
方案一：以主轴承盖一端面为主要定位基准，限制沿Z轴移动和绕X、Y轴的转动自由度；以主轴承孔作为定位基准，限制沿X、Y轴的移动自由度；以肩格面作为定位基准，限制绕Z轴转动自由度。实现六点完全定位，如图3.1所示。

图3.1 主轴承盖铣斜面定位方案

方案二：以主轴承盖肩格平面作为主要定位基准，限制沿Z轴移动和绕X、Y轴转动的自由度；以主轴承孔作为定位基准，限制沿X、Y轴移动的自由度；以一端面作为定位基准限制绕Z轴转动的自由度。实现六点完全定位，如图3.2所示。

图3.2主轴承盖铣斜面定位方案
方案三：以主轴承盖一端面作为主要定位基准，限制沿Z轴移动和绕X、Y轴转动的自由度；以主轴承孔作为定位基准，限制沿X、Y轴移动的自由度；以侧边为定位基准限制绕Z轴转动的自由度。实现六点完全定位，如图3.3所示。

图3.3主轴承盖铣斜面定位方案

方案一、方案二和方案三进行比较。方案一中，定位基准是主轴承孔和肩格平面，铣斜面的工序基准也