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摘 要
機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計和機(jī)床專用夾具設(shè)計在零件生產(chǎn)制造中有著很重要的作用。制定可行的機(jī)械加工工藝路線和設(shè)計合理的夾具才可確保零件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。本設(shè)計的內(nèi)容可分為機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計和機(jī)床專用夾具設(shè)計兩大部分。先對B6065刨床推動架零件進(jìn)行了詳細(xì)的分析，了解其作用及加工要求。制定了兩套工藝路線，通過分析、比較，最終確定了工藝路線方案，確定出加工余量和工序尺寸，選擇了合適的加工設(shè)備，確定出了切削用量，計算了加工所需的基本工時。又運(yùn)用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計的方案，針對零件加工中的銑槽工序?qū)Ｓ脢A具。本設(shè)計的加工工藝合理，夾具可行、高效、省力，能滿足零件的加工要求，保證其加工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝規(guī)程；專用夾具；推動架
II
目 錄
1緒論 1
1.1題目背景及研究意義 1
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況 1
1.3本課題主要內(nèi)容 4
2零件的分析 5
2.1零件的作用和結(jié)構(gòu) 5
2.2零件的工藝分析 5
2.3零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 7
3機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 8
3.1零件表面加工方法的選擇 8
3.2制定機(jī)械加工工藝路線 8
3.3工藝方案的比較與分析 9
3.4工序尺寸的確定 11
3.5加工余量的確定 12
3.6選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 13
3.7切削用量及基本時間的確定 14
4銑槽專用夾具設(shè)計 38
4.1問題的提出 38
4.2研究原始質(zhì)料 38
4.3定位基準(zhǔn)的選擇 39
4.4夾緊方案的選擇 39
4.5切削力和夾緊力計算 40
4.6定位誤差分析 40
4.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明 40
5 結(jié)論 41
參考文獻(xiàn) 42
致謝 43
1 緒論
1 緒論
1.1題目背景和研究意義
機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機(jī)械加工工藝等提出了要求。在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來[1]。
機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運(yùn)輸?shù)萚2]。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求下，企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求[3]。
工件的工藝分析及夾具設(shè)計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。本課題的目的是通過完成設(shè)計，使學(xué)生掌握機(jī)械加工的流程，對培養(yǎng)學(xué)生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義[4]。
我還認(rèn)為這次“推動架零件機(jī)械加工工藝以及專用夾具的設(shè)計”的設(shè)計是完成了大學(xué)全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運(yùn)用。我希望通過這次設(shè)計使我的專業(yè)知識、技能有進(jìn)一步的提高，鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1發(fā)展歷史
44
畢業(yè)設(shè)計（論文）
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段:第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人
的結(jié)合上，這時夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是使加工過程加速和趨于完善。第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生了變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)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(jī)床的結(jié)合，夾具為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備[5]。
1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢
制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，隨著以計算機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，以“時間驅(qū)動”為特征的市場競爭、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、用戶素質(zhì)的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別像推動架這樣不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像推動架的加工還沒有達(dá)到現(xiàn)代自動化的水平[6]。在現(xiàn)代的中小批量生產(chǎn)中，它的加工工藝還需用人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進(jìn)行的。因此目前我國對推動架加工還處于效率低、成本高的階段[7]。
a. 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀
在產(chǎn)品設(shè)計方面，普遍采用計算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計算機(jī)仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導(dǎo)小車(AGV)等．近10余年來，發(fā)達(dá)國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等[8]。
(1) 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
它是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報廢處理的全部活動．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動化的范圍要大得多，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動化的發(fā)展方向[9]。其次，在集成上，它涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)自動化的簡單疊加，而是在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持下的有機(jī)集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是CAD/CAM技術(shù)。
(2) 智能制造系統(tǒng)(IMS)
是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問題，提高制造系統(tǒng)的水平和實用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗和知識，并用于解決生產(chǎn)中的實際問題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來積累起來的豐富而又寶貴的實踐經(jīng)驗保存下來，在實際的生產(chǎn)中長期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。
(3) 并行工程(CE)
又稱同步工程或同期工程，是針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)過程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)各種過程的系統(tǒng)方法。該方法要求開發(fā)人員從設(shè)計開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中的所有因素，包括產(chǎn)品制造工藝、質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶要求等。并行工程通過組成多學(xué)科的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計算機(jī)輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，既有一定的時序又能并行，同時采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開發(fā)各階段工作的方式，在產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程中的問題，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競爭能力．并行工程強(qiáng)調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS進(jìn)一步發(fā)展的方向[10]。
(4) 敏捷制造(AM)
又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識的勞動力與促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對迅速改變或無法預(yù)見的消費(fèi)者需求和市場時機(jī)作出快速響應(yīng)[11]。敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競爭合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇合作伙伴，并通過組成虛擬企業(yè)來適應(yīng)持續(xù)多變、無法預(yù)料的市場變化．敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關(guān)鍵．敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它是能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在發(fā)展研究中[12]。
b.機(jī)械加工工藝的未來發(fā)展趨勢
(1) 集成化發(fā)展趨勢
隨著機(jī)械自動化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的逐漸推廣，機(jī)械制造工藝不斷趨向于集成化，原本分散型的加工模式也逐漸向集成化靠攏，機(jī)械制造開始具備連續(xù)性和規(guī)模性。目前在機(jī)械制造業(yè)中集成化的利用主要是連續(xù)性加工和機(jī)電一體化，它們主要是針對零件加工的一次性完成，而集成化今后的發(fā)展趨勢則
是使整個成品集體化生產(chǎn)[13]。
(2) 微納化發(fā)展趨勢
在機(jī)械制造工藝中提高加工材料的性能，對加工工藝過程進(jìn)行優(yōu)化是促進(jìn)機(jī)械制造工藝發(fā)展的主要途徑，對加工進(jìn)行精密化更是提高加工零件使用壽命的關(guān)鍵，納米技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械制造工藝已逐步趨向于微觀化。
(3) 自動化發(fā)展趨勢
自動化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的運(yùn)用使得機(jī)械制造工藝有了很大的改善，無論是加工質(zhì)量還是加工效率都有了大幅度的改觀。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的腳步加快，提高機(jī)械制造生產(chǎn)線的自動化程度就變得尤為重要，而自動化技術(shù)也將成為機(jī)械制造業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢，同時這也是建立自動化制造工廠的必要條件。
(4) 數(shù)字化發(fā)展趨勢
數(shù)字化作為機(jī)械制造工藝發(fā)展的一個重要方向，它決定了生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的工作效率，對機(jī)械制造工藝進(jìn)行數(shù)字化還體現(xiàn)在設(shè)計環(huán)節(jié)和生產(chǎn)過程當(dāng)中，數(shù)字化的設(shè)計使得整個機(jī)械制造工藝過程更加完整高效。除此之外，對生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)字化管理也是生產(chǎn)的一個基礎(chǔ)條件，它可以引導(dǎo)企業(yè)逐漸走上科學(xué)發(fā)展道路[14]。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)張，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流。為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機(jī)床夾具提出了更高的要求。特別像推動架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)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)正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經(jīng)濟(jì)等方向發(fā)展[15]。
1.3本課題研究的主要內(nèi)容
本設(shè)計的內(nèi)容是推動架零件機(jī)械加工工藝以及專用夾具設(shè)計，詳細(xì)討論推動架從毛坯到成品的機(jī)械加工工藝過程，分析總結(jié)推動架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要加工表面，并制定相應(yīng)的機(jī)械加工工藝規(guī)程；針對推動架零件的主要技術(shù)要求，設(shè)計專用夾具。
2 零件的分析
2 零件的分析
2.1零件的作用和結(jié)構(gòu)
該零件為B6050刨床推動架，是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的零件，mm孔安裝在進(jìn)給絲杠軸，靠近mm孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為mm孔裝棘爪。mm孔通過銷與杠連接。把從電動機(jī)創(chuàng)來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過偏心輪杠桿使零件繞mm軸心線擺動。同時，撥動棘輪，使絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺自動進(jìn)給。推動架三維模型如圖2.1所示
圖2.1 推動架三維模型
2.2零件的工藝分析
由零件毛坯圖2.2可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。零件的加工質(zhì)量，要可靠地達(dá)到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強(qiáng)度，使其有良好的工作條件。推動架主要作用是把從電動機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。在設(shè)計推動架機(jī)械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理
畢業(yè)設(shè)計（論文）
選擇機(jī)床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進(jìn)給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。
一個好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計的要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于設(shè)計推動架的加工工藝來說，應(yīng)該選擇能夠滿足內(nèi)孔及表面加工精度的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格較低的機(jī)床。
由零件圖可知，mm、mm的中心線是主要的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組：
(1) mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的兩個端面及孔和倒角，mm的兩個端面及孔和倒角。
(2) 以mm孔為加工表面
這一組加工表面包括，mm的端面和倒角及內(nèi)孔mm、M8-6H的內(nèi)螺紋，?6.6mm的孔。
這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：
(1) mm孔內(nèi)與mm中心線垂直度公差為0.10；
(2) mm孔端面與mm中心線的距離為12mm。
零件毛坯圖如圖2.2所示
圖2.2零件毛坯圖
由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻(xiàn)[16]中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
2.3零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
（2.1）
其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q=4000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量n=1件/臺，零件備品率a=4%，零件的廢品率b=1%。
件/年 （2.2）
從此結(jié)果可知，該零件為中批生產(chǎn)。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計
3.1零件表面加工方法的選擇
零件各表面的加工方法和方案選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)方面的要求，在選擇時，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求，應(yīng)慎重決定。
3.1.1基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基準(zhǔn)的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。基準(zhǔn)的選擇正確，可以使加工質(zhì)量得到保證，否則，加工過程會出現(xiàn)很多問題，更有甚者，還會造成零件批報廢，包括廢品和撞刀等事故。粗基準(zhǔn)是機(jī)械加工工序中的第一道工序中用未經(jīng)加工過的毛坯作為定位基準(zhǔn)，在隨后的工序中，用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則成為精基準(zhǔn)。
a. 粗基準(zhǔn)的選擇
對于一般的軸類零件來說，以外圓作為基準(zhǔn)是合理的，按照有關(guān)零件粗基準(zhǔn)的選擇原則：當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)選擇這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有很多個不加工表面時，則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。
b. 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇mm的孔和mm的孔作為精基準(zhǔn)。
3.2制定機(jī)械加工工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一：
工序1 一箱多件砂型鑄造
畢業(yè)設(shè)計（論文）
工序2 進(jìn)行人工時效處理
工序3 粗銑mm孔右端面
工序4 銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm右端面
工序6 粗銑?27mm圓柱上端面
工序7 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序8 鉆mm孔，鉆mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序9 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序10 鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm孔，倒角45°
工序11 鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm,倒角45°
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗
工序14 入庫
工藝路線方案二：
工序1 一箱多件砂型鑄造
工序2 進(jìn)行人工時效處理
工序3 粗銑mm右端面
工序4 銑mm孔左端面，mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
工序6 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序7 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面
工序9 鉆mm孔和擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗
工序14 入庫
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”
3.3工藝方案的比較與分析
上述前兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：兩個加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進(jìn)行加工的。方案一是先鉆mm孔和擴(kuò)、粗精鉸mm的孔，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)距離12mm鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm的孔，倒角45°。而方案二卻與此相反，先鉆mm的孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)鉆mm孔，兩種方案通過分析比較可以看出，先加工mm的孔，以孔作為基準(zhǔn)加工mm的孔，然后再以mm的孔作定位基準(zhǔn)加工mm孔，mm孔和鉆?6.6mm的底孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二的加工孔是在鉆床Z535上加工的，這樣避免了不必要的拆卸、搬動和裝夾，節(jié)約了工時，提高了生產(chǎn)效率。因此，選用方案二是比較合理的。
最后確定工藝方案如下表3.1:
表3.1 加工工藝路線
工序號
工序內(nèi)容
簡要說明
1
一箱多件沙型鑄造
2
進(jìn)行人工時效處理
消除內(nèi)應(yīng)力
3
粗銑mm孔右端面
先加工面
4
銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
5
銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
6
7
鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
8
粗銑?27mm圓柱上端面
9
鉆mm孔，鉆、擴(kuò)、鉸mm孔，鉆底孔?6.8mm
10
鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
11
銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°
12
M8絲錐攻絲
13
檢驗
14
入庫
3.3.1工序基準(zhǔn)的選擇
工序是在工序圖上以標(biāo)定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準(zhǔn)。所標(biāo)定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進(jìn)行測量，測量時所用的基準(zhǔn)稱為測量基準(zhǔn)。通常工序基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合。
工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 選設(shè)計基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)時，對工序尺寸的檢驗就是對設(shè)計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。
b. 當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進(jìn)行試切，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。
c. 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)與設(shè)計尺寸一致。
3.4工序尺寸的確定
加工長度為50mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側(cè)余量為2mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.3-21加工的長度為50mm，精加工余量為1mm。加工長度為35mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側(cè)余量為2mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.3-21加工的長度為35mm，精加工余量為1mm。加工長度27mm，粗加工余量為2mm。
(1) mm的孔
毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?30mm. 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?31.75mm 2z=0.18mm
粗鉸：?31.93mm 2z=0.07mm
精鉸：?32H7
(2) mm的孔
毛坯為實心，不沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm. 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(3) mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(4) 鉆螺紋底孔?6.8mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?6.8mm 2z=1.2mm
攻絲：M8-6H
(5) 鉆?6mm孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度較低。
鉆孔：?6mm
3.5加工余量的確定
根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效進(jìn)行處理。
根據(jù)零件圖資料，分別確定各加工表面的機(jī)械余量及毛胚尺寸。
由參考文獻(xiàn)[16]可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。用查表法確定各加工表面的總余量如表3.2所示：
表3.2 加工表面的總余量表
加工表面
基本尺寸/mm
加工余量等級
加工余量數(shù)值/mm
說明
?27的端面
92
H
2.0
頂面降一級，單側(cè)加工
?16的孔
?16
H
16.0
底面，孔降一級，雙側(cè)加工
?50的外圓端面
45
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
?32的孔
?32
H
32.0
孔降一級，雙側(cè)加工
?35的兩端面
20
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
?16的孔
?16
H
16.0
孔降一級，雙側(cè)加工
由參考文獻(xiàn)[16]可知，鑄件主要尺寸的公差如表3.3所示：
表3.3 尺寸的公差表
主要加工表面
零件尺寸/mm
總余量/mm
毛坯尺寸/mm
公差CT
?27的端面
92
4.0
94
3.2
?16的孔
?16
16
?16
2.2
?50的外圓端面
45
5
50
2.8
?32的孔
?32
32
?32
2.6
?35的兩端面
20
5
25
2.4
?16的孔
?16
16
?16
2.2
3.6選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備
3.6.1機(jī)床的選擇
工序3 粗銑mm孔右端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序4 銑mm孔左端面和銑mm孔左端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，因定為基準(zhǔn)相同，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面，宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序6 鉆粗、精鉸mm，倒角45°。選擇Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序7 鉆粗、精鉸mm孔,倒角45°。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和內(nèi)徑千分尺。
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面。選用XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺 。
工序9 鉆?10mm孔，鉆mm孔，鉆M8底孔?6.8mm。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔。選用Z535立式鉆床加工，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°。選用X52K臥式銑床加工，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序12 M8絲錐攻絲，機(jī)用絲錐，選用量具為螺紋塞規(guī)、通規(guī)。
3.6.2夾具的選擇
本零件除銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。
3.6.3刀具的選擇
a. 銑刀依據(jù)參考文獻(xiàn)資料[16]，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，及直徑為d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。
b. 鉆mm、鉆mm的孔選用高速鋼復(fù)合鉆頭。
c. 鉆mm孔，鉆mm，鉆底孔?6.8mm，鉆?6mm孔選用高速鋼復(fù)合鉆頭。
d. 擴(kuò)孔選用高速鋼直柄擴(kuò)孔鉆，鉸孔選用高速鋼鉸刀。
e. 攻絲M8-6H ，選用M8絲錐。
3.6.4量具的選擇
本零件屬于中批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：
a. 選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm，測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。
b. 選擇加工孔的量具
因為孔的加工精度介于IT7～I(xiàn)T9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm，測量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。
c. 選擇加工槽所用量具
槽經(jīng)粗銑、精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm，測量范圍0mm～150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。
3.7切削用量及基本時間的確定
3.7.1工序3的設(shè)計
本工序為粗銑mm孔右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，ao=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
(1) 切削深度ap：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.4-71和2.4-72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時,查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84,切削速度v取v＝0.21m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
(3.1)
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(3.2)
(4) 確定每齒進(jìn)給量af,進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2mm/z～0.3mm/z,現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則 (3.3)
(3.4)
(5) 校驗機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm, v=0.21m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機(jī)床主軸主電動機(jī)允許的功率
(3.5)
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
(3.6)
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1： (3.7)
刀具切出長度l2： l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.2工序4的設(shè)計
本工序為銑mm孔左端面，銑?32mm孔左端面，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔左端面
(1) 切削深度ap:ap=3mm，
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=3mm，耐用度T=180min時,查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查得切削速度v取v＝0.2m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af=0.2mm/z。
則
(5) 校驗機(jī)床功率
依據(jù)上道工序校驗的方法，根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知機(jī)床功率能夠滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=35mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 銑mm孔左端面
(1) 查參考文獻(xiàn)[16]表得：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查的切削速度取v＝0.2m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機(jī)床主軸主電動機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.3工序5的設(shè)計
本工序為銑mm孔右端面,精銑mm孔的右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔右端面
(1) 切削深度ap:ap=2mm，
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84查的切削速度v取v＝0.27mm/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=100r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=35mm,v=0.3m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機(jī)床主軸主電動機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=35mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 精銑mm孔的端面
查閱參考文獻(xiàn)[16]，由銑削寬度ae=50mm，選擇=63mm的高速鋼圓柱銑刀，齒數(shù)z=10。機(jī)床選擇臥式銑床XA6132。
(1) 切削深度ap:精加工，余量很小，故取ap=1.0mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.2-0.3mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=1mm，耐用度T=180min時，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查的切削速度v取v＝0.3m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=100r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.12 mm/z～0.20mm/z、現(xiàn)取af =0.12mm/z。
則
(5) 校驗機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.12mm/z ap=1mm,ae=50mm,v=0.3m/s時由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說明書可知，機(jī)床主軸主電動機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時間tj
被切削層長度l：l=50mm
刀具切入長度l1：l1=d=63mm
刀具切出長度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.4工序6的設(shè)計
本工序為鉆﹑擴(kuò)、粗鉸、精鉸mm孔，倒角45°。
a. 鉆mm孔
刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=30mm，使用切削液，選用Z535立式鉆床。
(1) 切削深度ap:ap=15mm，
(2) 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.4-37，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8-1.2mm，耐用度T=75min
(3) 確定切削速度
查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-41，查的切削速度v取v＝0.43mm/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)Z535鉆床床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=275r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]，表2.4-38，f=0.67-0.83mm/r，由于孔徑和深度都很大，l/d=45/30=1.5<3,取f=0.7mm/r。
則 （3.8）
(5) 基本時間tj
被切削層長度l：l=45mm
刀具切入長度l1： （3.9）
由選擇的刀具得kr=120。
刀具切出長度l2：l2=1~4 取l2=2mm
所以
(6) 校驗扭矩功率
查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-41，Mc=140.77Nm，由機(jī)床數(shù)據(jù)知Mm=144.2Nm,所以Mc
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