3592 尾架體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計,尾架體,加工,工藝,關(guān)鍵,癥結(jié),樞紐,工序,工裝,設(shè)計 尾架體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計機械工程及自動化 張春雨指導(dǎo)老師 王栓虎 副教授摘要 尾架體是企業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵零件之一，它在機床上起到了關(guān)鍵作用。本文介紹了尾架體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計的目的、尾架體的結(jié)構(gòu)及作用、加工工藝規(guī)程、機床夾具等。在設(shè)計中采用先設(shè)計尾座體的加工工藝再根據(jù)加工工藝來選取夾具和組合機床的設(shè)計，而最主要的部分就是尾架體的加工工藝及各加工工序的設(shè)計。關(guān)鍵詞 尾架體 加工工藝 夾具 夾緊裝置1 緒論1.1 尾架體的作用尾架體的主要作用包括三種：其一：當(dāng)加工軸向尺寸和徑向尺寸比較大的時候可以使用車床尾架后坐頂針防止工件因長而夾不住要車加工吃到刀的橫向力后掉下來。其二：可以安裝各種鉆具，對工件進行鉆孔、鉸孔等功能。其三：當(dāng)尾架偏移時，還可用來車削圓錐體 [1]。1.2 尾架體的結(jié)構(gòu)分析尾架體主要是由三部分組成。底板與床身的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，并可以在導(dǎo)軌上做縱向移動 [2]。底板上一個可以使整個尾架體夾緊在任意位置上的裝置。尾架體安裝在底板上，可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動，使尾架能與主軸箱中的主軸對正 [3]。尾架體的第三個組成部分是尾架套筒，它是一個鋼制空心圓體。通過手輪和螺桿，可以使尾架套筒在尾架體中縱向移入和移出幾英尺。2 加工工藝規(guī)程2.1 機械加工工藝規(guī)程的概念在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程 [4]。它包括：毛坯制造、零件加工、部件或產(chǎn)品裝配、檢驗和涂裝包裝等 [5]。其中，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能等，使其成為零件的過程，稱為機械加工工藝過程 [6]。2.2 尾架體的工藝分析由零件圖可知，其中以 17H6mm 的孔和導(dǎo)軌面加工要求最高。對于象機床尾架座這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要的，能夠保證零件的各種加工余量的選擇。對于一般零件而言，以加工面互為基準完全合理；但對于本零件來說，如果以 17 的孔為粗基準可能造成位置精度不達標，按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工面作為粗基準）現(xiàn)在選擇不加工 35 的外圓表面和外表不加工面作為粗基準，利用一組兩個錐套夾持兩端作為主要定位面以消除五個不定度，再用一個支承板、支承在前面用以消除一個不定度，達到完全定位。用來加工工件的底面 [7]。對于精基準而言，主要應(yīng)考慮基準的重合問題。這里主要以已加工的底面為加工的精基準。2.3 工藝路線的制定工序 1 毛胚工序 2 人工時效工序 3 粗刨導(dǎo)軌面工序 4 銑削 Φ17H6 兩端面工序 5 孔加工（鉆、擴、粗絞 Φ17H6 的孔）工序 6 銑削 Φ14mm 兩端面工序 7 銑削 M6 的端面工序 8 粗刨燕尾面工序 9 銑 2?2 退刀槽 工序 10 精刨（導(dǎo)軌面、燕尾面）工序 11 磨（導(dǎo)軌面、燕尾面）工序 12 銑削（導(dǎo)軌面工藝面、燕尾底面）工序 13 精絞 Φ17H6mm 的孔工序 14 鉆 M6 的孔、攻絲 工序 15 鉆孔（Φ14mm、Φ26mm）工序 16 導(dǎo)軌面配刮工序 17 研配 Φ17H6mm 的孔 工序 18 終檢2.3 機械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定“尾座體”零件的材料為 HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。采用自由的砂型，3 級精度（成批生產(chǎn)）。根據(jù)上述原始質(zhì)料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下。2.3.1 孔 Φ17 的兩端面 表面粗糙度為 Ra6.3，經(jīng)濟精度為 IT12，不平度： Rz=240μm，缺陷度：T 缺 =250μm ，加工方案確定為：銑削。查參考資料 《機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)》。鑄造公差： T=2200μm 查參考資料《機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)》，按鑄件寬度 b=12mm。(1)銑削余量加工精度： IT12公差： T=350μm加工表面粗糙度： Ra6.3 鑄件的加工余量為： Y1=2.6mm所以總的加工為 Ma=2?2Y1 （2.1） =2?2.6=5.2 mm 2.6.2 內(nèi)孔 Φ17H6mm毛坯為實心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求為 6IT，查參考資料《機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)》確定工序尺寸及加工余量為：鉆孔：Φ15mm；擴孔：Φ16mm； 2 Z2 =2m 粗鉸：Φ16.5mm； 2 Z3 =1m 精絞：Φ17mm； 2 Z4 =1m 總的加工余量為：Z = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = 4mm （2.2）2.6.3 燕尾面加工 考慮其加工長度為 90mm，與其聯(lián)結(jié)的為導(dǎo)軌面，其精度相對較高，要進行粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。 (1)粗刨燕尾面：加工精度 IT12鑄件粗加工的余量 Z1 =6m(2)精刨燕尾面：加工長度 B=90mm、加工寬度<100mm，因此半精加工的余量選擇Z2=1.0mm (3)精刨燕尾面：加工長度 B=90mm、加工寬度<28mm，因此精加工的余量選擇 Z3=0.02m 總的加工余量為：Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm 2.6.4 導(dǎo)軌面刨削加工考慮其加工長度為 152mm，同時還要和導(dǎo)軌配合，其加工精度要求非常高，因此需要進行粗刨，精刨和磨。(1)粗刨導(dǎo)軌面：加工精度選擇 IT12選擇加工余量 Z=5.5mm(2)精刨導(dǎo)軌面：加工長度 B=138mm、加工寬度 k=100mm，因此加工余量選擇 Z=1.0mm。(3)磨導(dǎo)軌面：加工長度 B=138mm、加工寬度 k=90mm，因此精加工的余量選擇 Z3 =0.022m?？偟募庸び嗔坑墒?2.2 得：Z 總 =6.522mm。 2.6.5 孔 Φ14 的內(nèi)徑表面毛坯為實心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求不太高，加工方案確定為：鉆。參考資料《機械加工工藝手冊》確定工序加工尺寸及余量為：鉆孔：Φ14mm。(查參考資料《機械加工工藝手冊》表 2.3-48)2.6.6 M6 的孔加工公稱直徑 6mm，加工前的鉆孔直徑 5mm。(查參考資料《機械加工工藝手冊》表 2.3-71)。因此鉆孔的加工余量為：Z=1mm3.1 夾具的組成（1）定位元件及定位裝置：用于確定工件正確位置的元件和裝置；（2）夾緊元件及夾緊裝置：用于固定工件已獲得的正確元件或位置，本設(shè)計中采用法蘭式夾緊油缸；（3）導(dǎo)向及對刀元件：用于確定工件與刀具相互位置的元件，本設(shè)計中采用可換鉆套；（4）動力裝置：為了減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置；（5）夾具體：用于將各種元件、裝置聯(lián)接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上；（6）其它元件及裝置：根據(jù)加工需要來設(shè)置的元件或裝置。以上是夾具機床的基本組成。對于一個具體的夾具，略有不同，但定位、夾緊和夾具體一般是不可缺少的 [8]。3.2 定位元件分析在鉆 14mm 孔的夾具設(shè)計中，雖然該孔為通孔，位置尺寸精度要求不高，但是，加工孔 14 的夾具其實同樣以底面和 75 度面作為基準,也就是在加工 17 的孔的上做一個 45 度斜角度。定位時，采用楔形塊在導(dǎo)軌面定位限制三個自由度，支撐釘在燕尾面的后端面限制 1 個自由度，油缸夾緊時零件右端后限制 2 個自由度，這樣就達到了完全定位 [9]。 3.3 夾緊元件分析工件在夾具中正確定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。夾緊裝置的組成有：（1）動力裝置：產(chǎn)生夾緊動力的裝置。（2）夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。（3）中間傳力機構(gòu)：將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機構(gòu)。在有些夾具中，夾緊元件往往就是中間傳力機構(gòu)的一部分，難以區(qū)分，統(tǒng)稱為夾緊機構(gòu) [10]。本設(shè)計中，夾具采用液壓夾緊。通過計算，采用 T5033 型號的法蘭式夾緊油缸。在零件的右端先用移動壓板，壓緊彈簧、螺母，壓緊螺栓壓緊，然后通過壓緊油缸進行壓緊，這樣就固定了尾架體，限制了它在加工過程中的移動 [11]。夾具如圖 3.1 所示圖 3.1 夾具圖4 組合機床本次畢業(yè)設(shè)計中對鉆 Φ14 的孔進行單工位組合機床設(shè)計。該零件總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位夾緊元件也不會太大，設(shè)計的時候考慮到各方面的因素后，決定選用立式鉆床 [12]。4.1 被加工零件工序圖繪制由于是單工位加工，再加上零件結(jié)構(gòu)簡單，工序圖可以直接在零件圖上作必要的說明。工序圖見圖 4.1 被加工零件工序圖。圖 4.1 被加工零件圖 4.2 被加工零件加工示意圖繪制4.2.1 加工示意圖的作用加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要的地位，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)。加工示意圖要反應(yīng)機床的加工過程和加工方法，并決定浮動頭或接桿的尺寸，鉆桿長度、主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具特點，合理的選擇切削用量和動力頭 [13]。4.2.2 加工示意圖的編制(1)刀具的選擇、工序余量、切削用量參見工藝卡片上的相應(yīng)內(nèi)容。(2)動力頭工作循環(huán)及行程確定。動力頭工作循環(huán)一般包括快進、工作進給、快退等動作。鉆孔的工作循環(huán)為：快進→工進→快退?？爝M長度確定 200mm；工進長度確定 36mm；快退長度確定 236mm。4.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計和確定機床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計的組合機床既能滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上的勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設(shè)計的組合機床各個部件之間的關(guān)系進行全面的分析研究。組合機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的通用部件，以及確定的專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的 [14]。(1)機床裝料高度的確定確定機床裝料高度要考慮車間運送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為了便于操作和省力，考慮道自動排削，裝料高度可采用 935mm。(2)夾具外形輪廓尺寸的確定夾具的外形尺寸參考前一章的夾具總體圖上的尺寸。(3)機床同用部件的選擇此次設(shè)計的專用組合機床所用的同用部件有；一個動力頭、一個液壓滑臺、一個立柱、一個側(cè)底座、一個底座、一個墊臺和一個電機。根據(jù)手冊上各通用部件的尺寸繪制組合機床聯(lián)系尺寸圖。機床的聯(lián)系尺寸圖主要應(yīng)針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸，各部件應(yīng)嚴格按同一比例繪制。在圖上應(yīng)標明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關(guān)系 [15]。組合機床設(shè)計總圖見圖 4.2 。圖 4.2 組合機床聯(lián)系尺寸圖5 總結(jié)由本文的論述，我們了解到，通過對尾架體工藝的研究與應(yīng)用，在機床、夾具、刀具、工藝流程等方面進行合理設(shè)計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為解決此類多孔同時加工問題舉了一件實例。本成果設(shè)計制造的機床為組合機床。我們將鉆削主軸設(shè)為機械傳動，而進給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺采用國產(chǎn)通用部件。以比較簡單的方式完成旋轉(zhuǎn)運動和直線運動的同步進行，非常實用。本機床所用夾具的通用性強，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價格比深孔鉆頭也要便宜。通過本成果的實施，深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟和社會效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計要求。則在直接經(jīng)濟效益方面，節(jié)省了大量加工工時。這次設(shè)計是對四年所學(xué)的一個總結(jié)，也為今后的工作做了鋪墊。雖然我設(shè)計的是尾架體的加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計，但是對機床的了解也處類旁通，收益非淺。當(dāng)然，由于我們的經(jīng)驗和知識有限，難免出現(xiàn)不足之處，望指導(dǎo)教師和其他關(guān)心我們的人給予批評指正。參 考 文 獻[1] 王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[2] 陳德生.機械制造工藝學(xué)[M].浙江：浙江大學(xué)出版社，2006.[3] 李慶余，張佳，趙志超，孟廣耀.機械制造裝備設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2007. 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