尾架体加工工艺及关键工序工装设计

本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 32 页1 引言机械加工工艺是机械产品生产过程的一部分，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程 1。机械加工工艺规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。20 世纪初，机械制造中的大量生产为机械制造工艺学的建立和发展奠定了基础 2。 夹具是机床和工件之间的结盟，是机械加工不可缺少的部件，它们可以使工件相对于机床或刀具获得正确的位置 3。应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度稳定和产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用” 4。 组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件进行加工的高效专用机床。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 32 页2 零件分析尾架体是企业产品的关键零件之一，它在机床上起到了关键作用。尾架体安装在机床的右端导轨上，尾架体上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾架体可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。2.1 零件的作用尾架体的主要作用包括三种：其一：当加工轴向尺寸和径向尺寸比较大的时候可以使用车床尾架后坐顶针防止工件因长而夹不住要车加工吃到刀的横向力后掉下来。其二：可以安装各种钻具，对工件进行钻孔、铰孔等功能。其三：当尾架偏移时，还可用来车削圆锥体。 2.2 零件的特点图 2.1 零件图由图 2.1 可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下：（1）铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理（2）17H6 要求圆度为 0.003（3）17H6 要求圆柱度 0.004本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 32 页（4）17H6 与导轨面的平行度为 0.005（5）17H6 与燕尾面的平行度为 0.005（6）各面的粗糙度达到需要的要求（7）17H6 的孔需精加工、研配（8）导轨面配刮 10 点13 点/25 252.3 零件工艺分析根据图 2.1 可知，主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产 50000 件属大批量生产，在加工是为了提高劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具 5。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 32 页3 工艺方案设计3.1 确定毛坯的制造形成由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产批量为50000 件已达大批量生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献机械加工工艺手册 。3.2 铸件结构工艺性分析该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足尾架体的使用要求 6。3.3 铸造工艺方案的确定3.3.1 铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且为铸件，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表 1-7）选用砂型铸造 7。3.3.2 造型及造芯方法的选择在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考金属工艺学课程设计表1-8） ，故选用手工分模造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学课程设计表 1-9） ，故选择手工芯盒造芯 8。3.3.3 分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为尾架体两边是对称的，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面，这样就能够保证其铸造质量。3.3.4 浇注位置的选择因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件两边形状较复杂、壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式 9。3.4 基准的选择基准的选择是工艺规程中的重要工作之一，基准的选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出，本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 32 页更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于像机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理 10；但对于本零件来说，如果以 17 的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工 35 的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。 对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的导轨面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此有专门的计算。3.5 制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率 11。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降： 3.5.1 工艺路线方案一工序 1 铣削 17H6 的孔的两端面（粗铣、半精铣）工序 2 钻、扩、粗铰 17H6 的孔工序 3 倒角 145工序 4 铣削孔 14 的端面、铣削 M6 的端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、铣工艺面、铣削 22 的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面工序 5 铣削 26 的端面工序 6 钻 14 的孔、扩孔工序 7 镗削 26 的沉降孔工序 8 钻 M6 的孔、攻丝工序 9 精加工 17 的孔、研配 工序 10 精加工导轨面配刮 12 点13 点/25253.5.2 工艺路线方案二工序 1 粗刨导轨面本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 32 页工序 2 粗刨燕尾面工序 3 铣削 17H6 孔的两端面 工序 4 钻、扩、粗铰 17H6 的孔，倒 145 的角 工序 5 铣削 M6 端面工序 6 铣削 14 孔端面工序 7 铣削 22 退刀槽 工序 8 精刨导轨面、燕尾面工序 9 精绞 17H6 孔 工序 10 铣削导轨面工艺面、燕尾底面工序 11 钻 M6 螺纹孔、攻丝工序 12 钻 26、14 的孔工序 13 导轨配刮工序 14 研配 17 的孔3.5.3 工艺方案的比较分析上述两方案的特点在于：方案一是先加工 17 孔，然后以此孔的中心轴线为基准加工其它各处。而方案二是先加工导轨面，然后以导轨面为基准加工其它面，可以看出以先加工导轨面，以导轨面作为定位基准加工时位置精度较易保证，并且定位装夹等都比较方便，由于铣削时不能很好地加工燕尾处的 75的斜面，因此在导轨面和燕尾的加工都采用刨削 12。具体工艺过程如下：工序 1 粗刨导轨面工序 2 铣削 17H6 的孔的两端面 工序 3 钻 17H6 的孔 工序 4 扩 17H6 的孔 工序 5 粗铰 17H6 的孔 工序 6 倒 145的角工序 7 铣 14 的孔的端面工序 8 铣削 M6 的端面 工序 9 粗刨燕尾面 工序 10 铣 22 退刀槽 工序 11 精刨导轨面 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 32 页工序 12 精刨燕尾面 工序 13 磨导轨面 工序 14 磨燕尾面 工序 15 铣削导轨面工艺面工序 16 精绞 17mm 的孔工序 17 钻 M6 的螺纹孔工序 18 攻丝工序 19 钻 M6 的螺纹孔工序 20 钻 14 的孔工序 21 钻 26mm 的沉降孔工序 22 导轨面配刮工序 23 钻 17mm 的孔工序 24 人工时效工序 25 终检但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序 26，而且考虑工序集中，集中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下：工序 1 毛胚工序 2 人工时效工序 3 粗刨导轨面工序 4 铣削 17H6 两端面工序 5 孔加工（钻、扩、粗绞 17H6 的孔）工序 6 铣削 14mm 两端面工序 7 铣削 M6 的端面工序 8 粗刨燕尾面工序 9 铣 22 退刀槽 工序 10 精刨（导轨面、燕尾面）工序 11 磨（导轨面、燕尾面）工序 12 铣削（导轨面工艺面、燕尾底面）工序 13 精绞 17H6mm 的孔工序 14 钻 M6 的孔、攻丝 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 32 页工序 15 钻孔（14mm、26mm）工序 16 导轨面配刮工序 17 研配 17H6mm 的孔 工序 18 终检以上过程详见后面的工艺卡3.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定“尾座体”零件的材料为 HT200，生产类型为大批量生产。采用自由的砂型，3级精度（成批生产） 。根据上述原始质料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下。3.6.1 孔 17 的两端面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为 IT12，不平度： Rz=240m，缺陷度： T 缺=250m ，加工方案确定为：铣削。查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导 。铸造公差： T=2200m 查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导 ，按铸件宽度 b=12mm。(1)铣削余量加工精度： IT12公差： T=350m加工表面粗糙度： Ra6.3 铸件的加工余量为： Y1=2.6mm所以总的加工为 Ma=22Y1 （3.1） =22.6=5.2 mm 3.6.2 内孔 17H6mm毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为 ，查参考资料机械制造工艺与夹6IT具设计指导确定工序尺寸及加工余量为：钻孔：15mm；本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 32 页扩孔：16mm； 2 Z2 =2m 粗铰：16.5mm； 2 Z3 =1m 精绞：17mm； 2 Z4 =1m 总的加工余量为：Z = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = 4mm （3.2）3.6.3 燕尾面加工 考虑其加工长度为 90mm，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。 (1)粗刨燕尾面：加工精度 IT12铸件粗加工的余量 Z1 =6m(2)精刨燕尾面：加工长度 B=90mm、加工宽度100mm，因此半精加工的余量选择 Z2=1.0mm (3)精刨燕尾面：加工长度 B=90mm、加工宽度28mm，因此精加工的余量选择 Z3=0.02m 总的加工余量为：Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm 3.6.4 导轨面刨削加工考虑其加工长度为 152mm，同时还要和导轨配合，其加工精度要求非常高，因此需要进行粗刨，精刨和磨。(1)粗刨导轨面：加工精度选择 IT12选择加工余量 Z=5.5mm(2)精刨导轨面：加工长度 B=138mm、加工宽度 k=100mm，因此加工余量选择 Z=1.0mm。(3)磨导轨面：加工长度 B=138mm、加工宽度 k=90mm，因此精加工的余量选择 Z3 =0.022m。总的加工余量由式 3.2 得：Z 总 =6.522mm。 3.6.5 孔 14 的内径表面本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 32 页毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求不太高，加工方案确定为：钻。参考资料机械加工工艺手册确定工序加工尺寸及余量为：钻孔：14mm。(查参考资料机械加工工艺手册表 2.3-48)3.6.6 M6 的孔加工公称直径 6mm，加工前的钻孔直径 5mm。(查参考资料机械加工工艺手册表2.3-71)。因此钻孔的加工余量为：Z=1mm3.7 确定切削用量及基本工时3.7.1 铣削 17H6 的孔的两端面(1)加工条件加工要求：铣 17 的孔的端面。机床：双端面铣床 X364刀具：粗铣端面刀具材料选用硬质合金 YG6，由铣削宽度选择 d0=60mm。(2)计算切削用量(a)若考虑工件的粗糙度