車床主軸箱體機械加工工藝及鏜床夾具設(shè)計,車床,主軸,箱體,機械,加工,工藝,鏜床,夾具,設(shè)計 I 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 箱體機械加工工藝及鏜床夾具設(shè)計 院 系 ： 專 業(yè) ： 年 級 （ 班 級 ） ： 姓 名 ： 學(xué) 號 : 指 導(dǎo) 教 師 ： 職 稱 ： 教授； 完 成 日 期 ： 年 月 日 II 摘 要 本文是在箱體的圖樣分析后進行箱體的機械加工工藝路線的設(shè)計，同時按照 其中的加工工序的要求設(shè)計夾具。 箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將 孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底 面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加 工中所需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設(shè)計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由 度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞：箱體；加工工藝；工序；專用夾具 III Abstract This paper is the design of mechanical processing routes of spindle box in the pattern analysis of spindle box after the design process, and in accordance with the requirements of the fixture. The main processing spindle box is the surface and hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Datum selection to the bottom as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base, various process parameters needed to process the machining and processing of the. In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture. Key words: spindle box; processing technology; process; sp ecial fixture IV 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................................II ABSTRACT ...................................................................................................................................III 1 緒 論............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ................................................................................................................2 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 ............................................................................................................3 2 箱體的圖樣分析............................................................................................................................4 2.1 箱體的作用 ............................................................................................................................4 2.2 箱體的圖樣分析 ....................................................................................................................4 2.3 工藝分析 ................................................................................................................................5 3 工藝規(guī)程設(shè)計................................................................................................................................7 3.1 確定毛坯的制造形式 ............................................................................................................7 3.2 定位基準的選擇 ....................................................................................................................8 3.2.1 粗基準的選擇..........................................................................................................8 3.2.2 精基準的選擇..........................................................................................................9 3.3 擬定工藝路線 ......................................................................................................................10 3.3.1 劃分加工階段........................................................................................................10 3.3.2 安排加工順序........................................................................................................10 3.3.3 擬定加工工藝路線................................................................................................11 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..................................................................13 3.5 切削用量及工時定額的確定 ..............................................................................................14 4 箱體鏜孔夾具設(shè)計......................................................................................................................27 4.1 研究原始質(zhì)料 ......................................................................................................................27 4.2 定位、夾緊方案的選擇 ......................................................................................................27 4.3 切削力及夾緊力的計算 ......................................................................................................27 4.4 誤差分析與計算 ..................................................................................................................29 4.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..............................................................................................30 結(jié) 論................................................................................................................................................31 參考文獻............................................................................................................................................32 致 謝................................................................................................................................................33 1 箱體機械加工工藝及鏜床夾具設(shè)計 1 緒 論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實 踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。 機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展 的重要工藝措施之一。 機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯 的供應(yīng)，進行機床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配 勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。 機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定 生產(chǎn)產(chǎn)品的進度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃，并能做到各工序科學(xué)地銜接，使生產(chǎn)均 衡、順利，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械 加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn) 中，以機械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械 加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導(dǎo)工人進行生產(chǎn)，多用于大 批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質(zhì)性問題，一直 是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計夾具的時候就要考慮以上問題， 高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟，這是行業(yè)人急需 要解決的。 隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個行業(yè)， 如何利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還 需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設(shè)計在逐步的超向柔性制造 系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀 具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn) 2 品息息相關(guān),產(chǎn)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā) 展成為獨立的行業(yè);夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小 行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設(shè)計思想,又符合 節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個 重要發(fā)展方向單位 。 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱 為“輔助工具” 。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內(nèi)。按照機床夾 具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己所學(xué)的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年 的學(xué)習(xí)深度的一個檢驗。在這次設(shè)計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題 的潛力。并希望通過畢業(yè)設(shè)計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打 下一個良好的基礎(chǔ)。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝 裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外 的為配合生產(chǎn)設(shè)備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產(chǎn)品特 點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的 主要作用有：固定，定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機加工 方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設(shè) 計工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因為工裝夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時 無干涉現(xiàn)象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工 具。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與 人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于 完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要 用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性 能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床 的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、 3 安全等。要想達到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于 切削力、重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計中所確定的 夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位 區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達到 夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還 需要對夾具的夾緊機構(gòu)的行程進行設(shè)計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾 緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對箱體的基本 結(jié)構(gòu)及作用有個大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、 機械設(shè)計與理論等相關(guān)知識充分掌握后，分析箱體的加工工藝，確定箱體各加工 表面的加工方法，進而形成箱體的機械加工工藝路線。并能根據(jù)箱體的加工工序 要求，分析箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊 等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機械機構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論知識，完成工件的有效定位及 夾緊，從而使整個箱體的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理，來達到產(chǎn)品的 最優(yōu)化設(shè)計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確 定及計算問題，綜合所學(xué)的機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝文件編制及實施 等方面的知識，設(shè)計出一套適合于實際的箱體加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn) 代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設(shè)計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性， 減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和 寬度比也應(yīng)恰當，一般有 H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量 靠近工作臺面。 4 2 箱體的圖樣分析 2.1 箱體的作用 箱體,如圖 2.1 及圖 2.2 所示，其主要作用是：箱體類零件是機器或部件的基 礎(chǔ)零件，箱體是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需 的正反兩種方向的移動，同時箱體分出部分動力將運動傳給絲杠。同時它將機器 或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相 互位置，并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因而箱體是主傳動系中 的關(guān)鍵零件。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。 圖 2.1 箱體 2.2 箱體的圖樣分析 在編制箱體機械加工工藝規(guī)程之前，首先應(yīng)研究箱體的工作圖樣和產(chǎn)品裝備 圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該箱體在產(chǎn)品中的位置和作用； 5 了解并研究各項技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在 擬定工藝規(guī)程時采用適當?shù)拇胧┘右员ＷC。 箱體的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。 傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 1）該零件為機床箱體，主要加工部位為平面和孔系，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求 又高，加工時應(yīng)注意選擇定位基準及夾緊力。 2）材料 HT200。 3）鑄件人工時效處理。 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個： 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及 熱處理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制定出合理的 工藝規(guī)程。 ①鑄件必須進行時效處理，以消除應(yīng)力。有條件時應(yīng)在露天存放一年以上再 加工。 ②為了保證加工精度應(yīng)使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準，集中在 D 面 和 W 面上。 ③鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性， 提高加工精度。對直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工 其他孔的方法。 ④為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。 ⑤鑄造時一般 φ50mm 以下孔不鑄出。 ⑥孔的尺寸精度檢驗，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進行測量。軸內(nèi)孔之間 距離的測量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。 ⑦同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。 ⑧各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應(yīng)通 過檢驗心軸進行測量。 箱體作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置精度，因此，加 6 工此箱體的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度。在此箱體的加工中保證各 孔正確位置是靠 T618 坐標鏜床手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量， 單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、專用鏜模進行加工，批量較大時，應(yīng)采用專 用鏜模進行加工。 根據(jù)箱體零件圖可知，其主要加工面是進行導(dǎo)軌面的加工、表面加工、孔加 工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設(shè)計加工零件 所需要的專用夾具是為了提高勞動效率、降低成本。 7 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，而且也 與零件的機械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟意 義。 毛坯選擇時，應(yīng)全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機械性能要求； 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。 長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定 程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口 鑄鐵。最常用的是 HT200~400，當載荷較大時，采用 HT300~540 高強鑄鐵。 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采 用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng) 粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅— 焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不 足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。 毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進行人工 實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是 主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應(yīng)該達到規(guī)定的化學(xué)成分和機械性能要 求。 該零件為箱體類，且外型尺寸較大，材料為 HT200，零件的形狀較復(fù)雜，因 此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖 3.1 箱體毛坯圖所示。采 用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻《機械制造工 藝簡明手冊》確定各表面加工余量。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應(yīng)力， 8 應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應(yīng)安排時效或退火工序。 該箱體的材料是 HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。 為了提高箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 3.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準選擇正確、合 理，可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百 出，使生產(chǎn)無法進行。 箱體定位基準的選擇，直接關(guān)系到箱體上各個平面與平面之間、孔與平面之 間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先 要遵守“基準統(tǒng)一”和“基準重合”的原則，同時必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生 產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。 該箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重 要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、 切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。 3.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面 間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應(yīng)考慮下列 原則： ①重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準。 ②不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準。 ③余量最小原則 如果零件上每個表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準， 以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 ④使用一次原則 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù) 使用將產(chǎn)生較大的誤差。 ⑤平整光潔原則 9 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實現(xiàn)以主軸孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批 大量生產(chǎn)時，由于毛坯精度高，可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位， 工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時，一般毛坯精度較低，按 上述辦法選擇粗基準，往往會造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此 通常采用劃線找正的辦法進行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準 對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均 勻。 該箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時，由于毛坯精度低，所以以 劃線找正法安裝。劃線時先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準找出其他需加 工平面的位置。加工該箱體時，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔 作為粗基準。 3.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以 下原則： 1) 基準重合原則 即選用設(shè)計基準作為定位基準，以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的 基準不重合誤差。 2) 基準統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。 3) 自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準， 稱為自為基準原則。 4) 互為基準原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計簡單、操作方便。 為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺 寸精度，箱體類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。 小批生產(chǎn)時一般采用基準重合原則，即以裝配基準作為定位基準，避免了基準不 重合誤差，有利于提高箱體上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時常采用基準 統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準變換而帶來的累積誤差。 10 該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素 的設(shè)計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差， 有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D 面、W 面為精基 準。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時，零件在進行加工時都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì) 不同，可劃分如下幾個階段： ①粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛 坯形狀和尺寸接近與成品，所能達到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 ②半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度并留 有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工 做好準備。 ③精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都 比較高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 ④光整加工階段 此階段主要針對要進一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級以上）的表面。 一般不用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該箱體的加工劃分為 3 個階段：粗 加工階段（粗銑各個平面、孔端面及各主軸孔粗鏜） 、半精加工階段（半精鏜各 主軸孔，完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復(fù)雜工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何 將這些工序安排在一個合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則， 先述如下。 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 11 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進行，目 的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計基準面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng) 先加工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終 精度加工之前進行加工。 3）先面后孔原則 對于箱體類、支架類、機體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較 穩(wěn)定可靠，故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可 靠的平面作為定位基準面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也 有利于提高孔的加工精度。 4）先基準后其他 作為精基準的表面要首先加工出來。 該箱體的加工和裝配大多以平面為基準，按照加工順序安排的原則，采用先 面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的 精基準，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可 減少鉆孔時鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對刀和調(diào)整也較為方便。加工孔 系時應(yīng)遵循先主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序 的安排原則。 根據(jù)各面各孔的精度要求，加工順序如下： 平面的加工：查《零件制造工藝與裝備》表 3-9 平面加工方法可知，通過粗 銑—精銑的加工順序可以滿足要求平面通過粗刨—精刨—粗磨—精磨的加工順序 可以滿足要求；E 平面通過粗刨—精刨的加工順序可以滿足要求。 主軸孔的加工：查《機械制造工藝與裝備》表 3-8 可知，通過粗鏜—半精鏜 —精鏜的加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過鉆—擴—鉸的加工順序可以滿 足要求。 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點：應(yīng)當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技 術(shù)要求能得到合理的保證。還要考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出箱體的加工藝路線。 初擬箱體加工工藝路線方案一如表 3.1 所示。 12 表 3.1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 10 鑄造,清理 20 時效處理 30 對零件的軸線及以主軸孔為基準畫加工面的線，了解各道工序加工要求及加工余量 40 按線找正，粗銑箱體底平面 50 粗銑箱體頂部平面，保證尺寸及粗糙度要求 60 精銑箱體底平面，保證尺寸及粗糙度要求 70 鉆頂面6-M10底孔6-φ8, 鉆頂面6-M10底孔其中的鉸2-φ8(先不攻絲,作為夾具安裝定位孔) 80 銑底部導(dǎo)軌槽 90 精銑箱體頂部平面 100 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，粗銑前側(cè)面 110 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，粗銑后側(cè)面 120 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，半精銑前側(cè)面 130 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，半精銑后側(cè)面 140 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，精銑前側(cè)面 150 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，精銑后側(cè)面 160 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，粗銑左側(cè)面 170 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，粗銑右側(cè)面 180 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，半精銑左側(cè)面 190 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，半精銑右側(cè)面 200 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，精銑左側(cè)面 210 以頂平面和頂面鉆鉸的 2 孔為基準，精銑右側(cè)面 220 粗鏜 φ95, φ90,φ120 孔 230 半精鏜 φ95, φ90,φ120 孔 240 精鏜 φ95, φ90,φ120 孔 250 粗鏜 φ52, φ62,φ64 孔 260 精鏜 φ52, φ62,φ64 孔 270 粗鏜 φ42, φ40 孔 13 280 精鏜 φ42, φ40 孔 290 粗鏜 φ28, φ25 孔 300 精鏜 φ28, φ25 孔 310 鉆 Φ24 和 2-Φ30 通孔 320 攻頂面上 6-M10 螺紋孔 330 粗磨、精磨側(cè)面 340 去毛刺 350 檢驗入庫 方案一在鏜孔時，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，滿足了粗精分開的 原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地 保證了零件的加工精度。而且四個是孔同時進行加工的，不僅可以保證各主軸孔 間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動強 度。 考慮到機械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗 鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則， 而且各軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進行，可以逐步提高零件加 工表面的精度和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔 間的相互位置精度和各自的尺寸精度，保證箱體零件的技術(shù)要求，確定其為此零 件的加工工藝路線。 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 箱體體的材料是 HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序 尺寸與毛坯尺寸如下： ①頂面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊》表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得頂面 B 長度方向的單邊加工余量如 下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1 =5.5mm 14 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ②左右兩側(cè)面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊》表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得兩側(cè)面 A、C 長度方向的單邊加工 余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ③前后兩側(cè)面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊》表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得平面 D、W 長度方向的單邊加工余 量如下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z 2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm 3.5 切削用量及工時定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進行工藝計算，還請諒解。 工序 40 粗銑箱體底平面： （1）粗銑箱體底平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K 立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YTmD0? 數(shù) ，此為粗齒銑刀。8?Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊 》表 2.4-75，取 f 15 。Zmaf/10.? 取銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 30-34，取 。V smv/2.1? 由式 3-1 得機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n 014.3 6210???dV? (3.1) 按照《機械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr? 實際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30???? 進給量 ： 。 fZaff /8. 工作臺每分進給量 ： 。 m in/28.svf ? 銑削寬度 ：根據(jù) 《機械加工工藝師手冊 》表 2.4-81，取 。? a60?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長度 ：1 210.5()(1~3lDa???? (3.2) 2.(6)(m? 刀具切出長度 ：取 。2lm? 走刀次數(shù)為 1 工序 50 銑削箱體頂部平面，保證尺寸及粗糙度要求： （1）粗銑箱體底平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K 立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YTmD0? 數(shù) ，此為粗齒銑刀。8?Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊 》表 2.4-75，取 f 16 。Zmaf/10.? 取銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 30-34，取 。V smv/2.1? 由式 3.3 得機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n 014.3610???dV? (3.3) 按照《機械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr? 實際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30???? 進給量 ： 。 fZaff /8. 工作臺每分進給量 ： 。 m in/28.svf ? 銑削寬度 ：根據(jù) 《機械加工工藝師手冊 》表 2.4-81，取 。? a60?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長度 ：1 210.5()(1~3lDa???? (3.4) 2.(6)(m? 刀具切出長度 ：取 。2lm? 走刀次數(shù)為 1 工序 100 粗、精銑左右端側(cè)平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： ZHX-W/L-63 組合銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ， ，齒數(shù) 12，15YTmD0? 此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1? 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。f Zaf/08.? 17 銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。v smv/32.0? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.5）有：n 10.61/in314Vnrd???? (3.5) 按照《機械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr? 實際銑削速度 ：v smdn/4.061754.30???? 進給量 ，由式有： fVZaff /25.2. (3.6) 工作臺每分進給量 ： mf in/13/5.svf ?? (3.7) 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l ml20 刀具切入長度 ：精銑時 。1Dl1 刀具切出長度 ：取 。2l? 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》： =249/(37.5×3)=2.21min。1t 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.0?ft 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》切削工時： =249/(37.5×3)=2.21min。2t 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.02ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： 2121fftt?? min42.510.. ??? (3.8) 工序 110 粗、精銑前后兩端面切削用量及基本時間的確定 本工序為粗銑。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；ZHX-W/L-63 組合銑床。 工件裝在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4- 63，可選銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1）確定背吃刀量 ap： map5.? 18 2）確定進給量 f： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4-15，可查得 =0.20~0.29mm/z。選擇 =0.20mm/z，故 zf zf rmZ/.160.??? (3.9) 3）確定切削速度 v： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4-25，可選擇 =50m/min。cv in/41.850910rdvnwcs ???? (3.10) 按 X52K 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：min/r in/08.69102dvw?? (3.11) (3.12) 工作臺每分鐘進給量為： min/120620.Mznfw??? (3.13) 按機床工作臺進給量表，選擇 =130mm/min。zf 則實際每齒進給量為： zznfwM/2.0163??? (3.14) 工額定時的計算 ：jT min85.2130486521 ?????iflMzj (3.15) 式中： =485mm， 取l l1=86mm， 取 ， ， 。ml5~32?l42?in/130mfz 2? 工序 90 精銑前后兩端面切削用量及基本時間的確定 ????1 0.5~3,.~.0l d?? 19 本工序為精銑。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；ZHX-W/L-63 組合銑床， 工件裝在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4- 63，可選銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1、確定背吃刀量 ：pa m5.2? 2、確定進給量 f： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4-15，可查得 f=0.4~0.6mm/z。選 擇 f=0.52mm/z，故 rmzf/087.65.? (3.16) 3、確定切削速度 v： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.4-25，可選擇 。min/68vc? in/4.980610rdvnwcs ???? (3.17) 按機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：min/r min/08.69102vw?? (3.18) 工作臺每分鐘進給量為： in/5469.Mznfw?? (3.19) 按機床工作臺進給量表，選擇 。min/0fmz? 則實際每齒進給量為： zznfwM/1.6?? (3.20) 工額定時的計算 ：jT min17.926048521 ?????iflMzj (3.21) 20 式中： =485mm， 取l ????dccdl 05.~3.,~15.0001 ???? =86mm，1l 取 ，ml~32l42 。2min,/54?fmz 工序 110 精鏜階梯孔切削用量及基本時間的確定 本工序為粗鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；鏜床 T618，工件裝在 組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 確定背吃刀量 ：pa )(5.128單 邊 余 量bZm??? (3.22) 確定進給量 f： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.3~1.0mm/r。 按機床進給量，選擇 f=0.74mm/r。 確定切削速度 v： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 =40~80m/min,選cv 擇 。min/65vc? min/01.85610min/10rrdvws ?????? (3.23) 按 T618 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：i/2r in/2.710nvw?? (3.24) 工額定時的計算 ：jT min39.01274.0521?????ifnlwj (3.25) 式中： ， =3mm， =5mm，ml50?1l2l =0.74mm/r， ， =1。f in/0r? 工序 120 粗、精鏜孔切削用量及基本時間的確定 21 本工序為精鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；組合鏜床 T618，工件 裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa m9.0218.?? (3.26) 2、確定進給量 f： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.2~0.8mm/r。 按 T618 機床進給量，選擇 f=0.52mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 =60~100m/min,選cv 擇 =85m/min。cv min/41.298510rdvnwcs ???? (3.27) 按 T618 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =250r/min，所以實際切削速度 v： in/63.92105nvw?? (3.28) 4、工額定時的計算 ：jT min45.0125.0321?????ifnlwj (3.29) 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.74mm/r， =250r/min， =1。 fni 工序 130 精鏜孔切削用量及基本時間的確定 本工序為精鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；組合鏜床 T618，工件 裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa m1.02891?? 22 (3.30) 2、確定進給量 f： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.15~0.50mm/r。 按機床進給量，選擇 f=0.37mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》第 2 版，表 3.3-14，可查得 =50~80m/min,選cv 擇 =70m/min。cv min