轴工艺与夹具设计（铣槽）（全套含CAD图纸）
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1 智能冲压工艺规划系统的研究 摘要： 本文对建立 一个智能冲压工艺设计知识为基础 的 系统 给出了一个简单的介绍 。研究该系统的框架， 对 模型和知识推理模式进行了介绍。 对 有 些 关键技术 如 冲压工艺的可行性 、排样的 最佳算法 、 智能地带的布局和内力计算进行了研究。 该 系统 可以改善工艺规划效率。 关键词 ： 排样 知识模型 带状排样法 1 简介 冲压 工艺规划是冲压 产品开发 的 一个核心项目。 它 是金属成型应用的一个重要组成部分 ，它与生产质量、成本、生产率和工具寿命有直接的影响。现代制造业的快速发展对冲压提出了更高的要 求，尤其是在冲压工艺方面。 多年来，相关研究已就如何 在创新的环境 加强 工艺规划的 集成化 和智能化程度 进行研究 。近年来， 通过 生产金属成形智能设计系统 、自动化 技术， 整和了工艺规划的原则。 智能工艺规划方法可以 有效地提高设计效率与质量、创新设计能力。 1C 的专家系统，该系统采用基于塑性理论和实际考虑的规则。在美国俄亥俄州立大学一个称作 规则系统被 他的同事们写入多级冷锻的工艺规划程序语言中。 23 实施以知识为本的冷成 形序列设计系统，采用设计规则确定建立一个可行的序列，然后使用有限元分析优化这个序列。一个以知识为基础的模具设计自动化系统被他的同事精心设计出来。 4 在新加坡国立大学。一些零件表象技术、冲压零件识别和模具构成也存在于这项工作中。在中国，华中科技大学的科学技术研究者们也开发出了基于知识系统的用于对小型金属件冲压级进模的程序包。 5户可以在 3D 立体构架下设计产品。在手工设置排样后，用户可以使用交互命令来开发带装布局设计。来自利物浦大学工业研究部门的研究者们也在研究冲压工艺和冲裁模的 专用系统。 67在上海冲压模具和工具技术研究所的研究者们也开发出了级进模的 统。他们研究的该系统依靠特殊的相关数据来描绘工件和模具结构。 上述研究的研究工作的目的是为了促进金属成形的发展。从金属智能成型的回顾和分析中，使用智能设计的理论和方法来研究冲压工艺规划的步骤。在本文中介绍了应用于冲压工艺规划的智能的系统。该智能系统在处理一些复杂的设计问题时是种强有力的工具。由专门知识构成的智能系统可以用一种交互的方式协助用户解决各种各样的 问题或疑问。 8试图代表人类知识和专业知识 , 以一种实际和有效的途径提供快捷、方便的知识。智能系统能够完成一般需要专家才能完成的任务。它能自动化实时利用现有的专业知识 ,并解释它的推理过程。冲压工艺规划是一个含有丰 2 富知识的复杂设计过程。整合在冲压工艺规划设计中智能系统的关键技术是至关重要的。使用智能理论的冲压工艺规划智能系统被提出来。对一些关键技术 ,如集成产品知识建模和战略规划的综合冲压成形过程进行了研究。在冲压设计中包括各种各样的知识，如专业领域知识、多任务知识、非标准知识。 每一种知识都需要集成到该系统中。冲压模具的核心是冲压工艺。必须考虑到多种因素 ,如几何形状、技术要求、材料性能、冲压件的可行性、工作程序安排、模具工具的结构。冲压工艺规划是一种基于专家知识的创造性程序。智能系统技术可以改善制定冲压工艺规划的效率。 2 系统构架和框架 智能系统的关键技术是建立和应用的信息化模型制作。该产品信息模型 ,包括三个阶段：一种基于几何的模型、一种基于特征的模型、一种基于智能的模型。基于几何的模型描述零件的几何拓扑信息。由于零件的数据信息不能被完整的描述、数据分离水平太低，几何模型被特征模 型取代。这个信息模型包括一组几何实体。依靠此模型的工程语义模型，许多与设计相关的功能可以被实现。随着人工智能的发展，智能模型开始被应用。专业知识、设计过程的知识 ,和相关的知识都包含在知识模型中 9、 10。智能模型支持表达和传递有用的信息。 本文主要概括了一种冲压工艺规划的智能系统。该智能系统对产品的定义有效且完整。它几何了不同模型的优点且能满足几何设计和推理过程。面向对象技术应用到整合各种各样的知识。此集成的知识系统模型可被共享和用于智能设计和产品信息沟通。 这个关于冲压模具工艺规划的智能系统构架已经被设 计出来。这个零件的结构设计 ,包括一个图形用户界面 ,一个应用程序系统、设计资源、知识工具 ,混合推理机制、基础模型。在这个构架中知识模型有不同的分类。知识模型从设计资源中获取有用的信息，支持知识获取和知识表达的程序。这个模型把有用信息转移到知识库。知识库由 计结果以 3D 模型、图画和资料库的形式保存在知识库中，它对在知识库中不同零件的知识传递来说非常的重要。 3 实施方法和应用 压智能模型的可行性论证 智能系统对冲压工件的质量、成本、模具寿命进行评价。该评价基于成熟的智能模型。此 模型集成了规则库、零件信息和结论库。系数根据知识规则推理在知识库得出。冲压成型可行性可以从信息库中零件信息和相关系数推出。在设计过程中被新结论扩大的结果保存在结论库中。 模型的智能推理过程和零件的规格相比有一定限度范围的工艺参数。此规格 包括输入输出半径、孔径、孔板、孔网、槽、槽网。结果来证实零件的形状是否符合模 3 具工具加工。智能推理用于自动和交互的方式。这样做的目的是来研究冲压该产品的可行性。智能推理的关键是确定基于零件厚度和相关系数的加工极限值。图二所示为产品可行性论证模型的流程图。 知识规则和设 计结果保存在机械推理的数据库中。零件的形状可以在知识模型中修改。 由知识模型决定的冲压工艺规划是非常重要的一步，它同时也提供了选择一个单步工序刀具或是复合工具或是一个改进工具的方法。各种不同领域的知识、经验和专业知识都被保存在工艺规划专业系统中。 知识库的发展是基于规则表达的共同原则。这一步的目的是集成专业经验和零件 的形状 于优化算法的智能排样模型 为了达到较高的材料利用率，空白的知识模型被建立，保存在知识库中的结果是其他模块建立的基础。 在知识库中有四种排样类型： 一排列布局模式 与一排列相 对 的 模式 两排列布局模式 与两排列布局相 对 的模式 建立 这 个知 识 模型的目的是改善材料的利用。由知 识库 提供的限制情况可以由人 类专 家来 选择 。 这 个知 识 模型控制着整个排 样 的 设计过 程。 图 三所示 为 平面布局的等 级 体系 结 构 第一种模式的作用是 选择 粗略数 值 和 计 算工作区域的 总 体 轮 廓。此模式提供了原始参数。粗略数 值 的全部信息都由此得到，不管 这 个数字是否被概略画出或是被 选 中。 第二种模式用来确定布局 类 型、角度范 围 、布局大小和条 带 区的 宽 度。 第三种模式中 应 用了 优 化算法。 设计结 果包括材料利用率、材料 宽 度和每步 间 隙都被保存在此模式中，不同布 局的 绘图 也同 时 生成。 在第四种模式中可以修改布局 规 划的 结 果。最 终 参数包括每步 间 隙、材料 宽 度、各类 网格和 转换 能力。当参数有所改 变时 ，布局 规 划 图 可以被更新。 该 知 识 的主要作用是布局 规 划的算法 优 化。 该 算法共有六步。 制件和原件之间的距离是包含在接洽网中的。图四说明了此种算法。 两个环形分解成线和圆弧的单元。每对元素中间的距离需要重新补偿。然后就可以找到最短的距离。 4 出的最小 值 和所要求的 值 之 间 的差异就是 误 差。当 误 差小于允 许 值时 ，排 样规 划就可以完成。另外，布局 图 形需要沿着 视 野的方向移 动 。 转中心是矩形中心点附近的粗略数值。材料利用率在当前角度下被计算出来。 复第三部的的步骤，直到角度达到 180 度。 状布局的开发 带状布局的工序规则被集成于知识基础级进刀具设计。该智能模型的功能是：选择零件位置，设计方位和安排带状工步距离。为了解决运行程序，该规则应该被制定的合理和有效。 自动设计模块是智能模型中最重 要的模块。人工智能技术被应用于此模块中。此模型中的预处理模块，包括定位产品模块和从产品模块中提取精确的信息。为了在修改模块中生成一个模型，最初的设计工程被修改 11。被修改的模块代替了处理模块。 动带状布局设计的预处理 1）确定零件的位置和排列。用户可以用界面来确定预处理模块中的一些参数。确定位置的过程可以和其他元素一起来做，例如：零件形状、尺寸精度、和用户要求。 零件的形状也在智能模型中定义，结果被保存在知识库中。 2）获取零件精确信息。此精确信息应该在带状布局知识库中得到。有用的信息包括 冲孔的精确信息和相对位置信息。由此种类型信息组成的知识模型将会决定零件的冲压顺序。这个设计过程的主要要求是为位置精度开发一种知识模型 12。首先，零件的形状被分成封闭的轮廓。轮廓的数目为 n K = . . ., . . ., (1) 这里 示零件的第 i 个轮廓。所有轮廓间的相对关系包含在关系 P 中。如果在轮廓 间要求精准，这里存在 ( p。 p = . . ., ( . . . K, 1 i, j n(i _= j). (2) 每种类型的精确信息通过相关矩阵被保存在知识模型中。 状布局自动设计 带状布局的自动设计模块在知识模型中是最重要的一个。在知识模型中包含很多重要的规则，例如在一次单冲程中冲压所有内轮廓比较好。在下一个阶段这个部分被切断。有时候，如果冲压点之间的距离非常小，一些内轮廓就要被搬到下一阶段进行加工。如果冲压点离分馏点太近的话，分馏点就需要被更改到下一阶段。如果这里仍然有不合适的尺寸，一些点可以被移动到下一阶段。重复整个过程直到矩阵点间的 每个尺寸都可以被接受。布局智能设计的核心是开发干涉点的智能模型 13。 零件坯料被分成许多点的形式。这些点的名字是 . . ., 这里 5 是 间最小的距离。矩阵的临界值是 S。如果 ， 能在相同的步骤中得出。这种情况是智能模型中两个点的冲突。开发干涉点的智能模型的目的是确定冲突点的存在。此矩阵是一个系统矩阵。为了使设计过程更方便，可以把矩阵中的上半部分元素置零。 此处， 关联系数，它表示了每对点之间的不同关系。如果两个点之间有 冲突，它们中的一个则要被移到下一步。在每一步中重复上述步骤直到冲突点消失。最后矩阵M 成为空矩阵。 带状布局结果的处理 带状布局的子处理知识模型中有两部分：修改结果和创建布局图形。从带状布局自动设计模型中得出的结果是惯用的。它们可能满足不了用户的所有要求。依靠知识模型的数据结构，通过移动点和改变步骤，增加空步和删除空步的目的可以被实现。我们能够通过处理步骤的数据结果来修改带状布局的设计结果。工步改变可以通过交换两个位置的编码来实现，工步增加或减少可以通过插入或移除编码的操作来完成。当我们想移动一些 点时，我们可以从第一步到最后一步转移链表中相当的点。 定冲压中心和力计算的智能模型。 冲压中心设计模型的目的是建立组合力的工作点 11。模具工具中心和冲压中心的一致非常重要，只有那样冲压工具才能在一起正常的工作。冲压中心从知识模型的每一个轮廓位置的计算中得出。设计的第一部是得到工具的工作区域。 台上的零件图形的轮廓提供了零件的外矩形。依靠冲压中心和外矩形之间的关系可以生成工作区域。因为不平衡力的结果的可能性，同时也提供了冲压中心的再生成。再生成的步骤由人机接口软件来完成。图八所示为复合模打孔 机工 作区域的设计结果。 保存在知识库中的内容包括模具工具的每种类型、零件落料、废料移除等等。不同情况下的力计算的方法是不同的。力方程是由知识规则库的推理得到的。首先，加工力和切削力是基于零件的轮廓长度和知识库中的知识规则得到的。然后，通过设计结果和合零件情况，可以得到脱离力、阻力和推件力。总的力按照知识库中的导向一步一步计算。 4 结论和进一步工作 计算机辅助设计工具的应用在金属成型中的应用，节省了大量的时间和金钱。由于复杂零件冲压工艺设计的复杂性，开发一种自动生成工艺步骤的系统非常重要。这个研究开发 了一个集成的 统，该系统开发了一种工艺规划系统使对不规则零件在高速下进精密加工得以实现。该系统有一下特点： 1. 在设计过程中不断改变的数据以不同的方式保存，包括数字形式和图片形式的。用户在设计过程中可以自由使用它们作为参考。 6 2. 加工可行性检查模型检查冲压的可行性，同时能对复杂零件的冲压工艺规划提供一些建议。 3. 排样模块生成最佳排样图以到达材料的最大利用率。产品成本的减少取决于排样最优化计算。不仅最佳规划而且每个合理的规划被保存在知识库中。用户可以选择任意一个作为它们的最终设计结果。 4. 带状排样模块生成自动工艺规 划图。根据用户的要求带状排样的结果可以在设计过程的任意时期修改。 在工艺规划中协助设计者的此系统将会是一种有用的工具。它将会足够的灵活允许设计者具有创造性，同时用计算机来执行几何计算和自动得到设计结果。它提供了一个非常灵活的设计环境，用户可以完全掌握即使是复杂零件的冲压工艺规划设计。该系统拥有图形交互界面，用户可以在设计过程中交互式地改变各种设计参数。 进一步的工作将会集中在排样优化的效率改善上，优化用时将会减少。为排样规划，更多的设计方案的类型应该被添加到知识模型中。根据冲压工艺规划的结果，冲压模具设计应 用也将会在进一步的工作中被研究。 7 to a a of as of of is a is of It is an of it of in in to In of 1. of a of C, on At a 2. It on a of 3 to a A 4 in in of on 5. D In to s 6. of in 7 of 8 AM on to of is to of of of to In in of in is a By an to of or 8. is a it to to a to to It is a of in of of is of of as In of as of to be is of as of is a of on of 2 is of a of on on on on of be is a of on of be of to be of 9 in 9, 10. of a of It of is to of in of of a an In to is to AD as a 3D is in it in of is 3 3.1 of is on of in to a of In of of in of to of is in Its is to of on is to of 10 of in of in by is it to a or or a of of in of on of is of is to 3.2 on of In to in In an of is to by to of is is no or to of in In of to be 11 is of to 1. in is in 2. of is a is to 3. of is be In to of : A B of 4. in s of is 5. is in 6. to of 80 is : of .3 of in In to be is in in In to a is 11. of of 1) he to of to do 12 in of in a 2) in of of is to a 12. of of n K = ., ., (1) ki an in . If in kj ki (p. 设计 共 1 页 校核 第 1 页 标记 处数 文件号 签字 日期 标记 处数 文件号 签字 日期 武汉职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品代号 零件图号 零件名称 01 变变 轴 材料 45 供应状态 毛坯种类 毛坯重量 (每一毛坯可制零件数 零件重量 (成 批 中 量 锻 件 1 部门 工序 号 工序名称 设备 主要工艺装备名称及规格 名称 型号 夹具 刀具 量具 辅具 10 锻造毛坯 20 时效 30 车两端面 （长度达 235 车床 用夹具 5右偏刀 游标卡尺 40 钻中心孔 床 用夹具 中心孔钻 游标卡尺 50 粗车外圆 50床 用夹具 偏刀、顶尖，鸡心夹， 游标卡尺 游标卡尺 60 粗车 50、 32、 27、 20、 床 用夹具 偏刀、顶尖，鸡心夹， 游标卡尺 游标卡尺 70 调质处理 80 修磨中心孔 磨床 用夹具 磨头 90 精车 50、 32、 27、 20、 床 用夹具 偏刀、顶尖，鸡心夹， 游标卡尺 游标卡尺 100 车退刀槽 6床 用夹具 切断车刀 游标卡尺 100 车 螺纹 车床 用夹具 螺纹 车刀 游标卡尺 110 掉头，粗车 32 车床 用夹具 偏刀、顶尖，鸡心夹， 游标卡尺 游标卡尺 120 精车 32 车床 用夹具 偏刀、顶尖，鸡心夹， 游标卡尺 游标卡尺 130 铣键槽 铣床 用夹具 直柄键槽铣刀、 V 形块 140 铣 四方 22床 用夹具 铣 刀片 150 去毛刺 160 清洗 170 检验 180 油封、入库 武汉职业技术学院 车 间 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 01 共 1 页 小 组 产品名称 零件名称 轴 第 1 页 工 序 号 60 工序名称 铣键槽 零件毛重 零件净重 一个工人 看管机床台数 1 零件数 每台件数 6 每次加工数 1 材料 名 称 45 牌 号 45 状 态 锻造 设备 名称型号 万能铣床 编 号 具 名 称 铣键槽 代 号 冷 却 液 液压油 每批件数 准终时间 基本时间 单件时间 工步号 工 步 内 容 刀具名称规格 或代号 量具名称规格 或代号 辅具名称规 格或代号 加工尺寸 (背吃刀量 (切削长度 (加工余量 (切削速度 (m/主轴转速 (r/进给 量 削时间 (1 铣键槽 硬质合金铣刀 直柄键槽铣刀、 V 形块 游标卡尺 16 1 制 校 对 审 核 会 签 描 图 更改 处数 文件号 签字 日期 更改 处数 文件号 签字 日期 武汉职业技术学院 学 毕业 设计 (论文 ) 轴 工艺与夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 1 目 录 目 录 . 1 第 1 章 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 析、审查产品的零件图和装配图 . 3 件的结构工艺性分析 . 3 第 2 章 确定毛坯画毛坯图 . 4 第 3 章 工艺规程设计 . 5 位基准的选择 . 5 定工艺路线 . 5 案比较与分析 . 6 择加工设备及刀、量具 . 9 定切削用量及基本工时 . 9 序 30 . 9 序 40 . 12 序 50 . 12 序 60 . 14 序 80 . 14 序 90 . 15 序 100 . 15 序 110 . 16 序 120 . 16 序 130 . 16 序 140 . 17 序 150 . 18 第 4 章 夹具设计 . 21 序尺寸精度分析 . 21 2 位方案确定 . 21 位元件确定 . 21 位误差分析计算 . 22 紧方案及元件确定 . 23 具总装草图 . 23 总 结 . 24 致 谢 . 25 参 考 文 献 . 26 3 第 1 章 零件的分析 件的作用 下面所示为动力输出装置中的主要零件。再由 50A, 图 1 轴 件的工艺分析 析、审查产品的零件图和装配图 制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。 件的结构工艺性分析 所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。 由图 3零件材料为 45钢，调质处理 200为低碳钢具有较高 的强度，耐磨性，耐热性 及减振性适用于较大应力，要求耐磨的零件。 该零件的主要加工面为轴的表面和孔销。轴的表面会直接影响配合的接触精度和密封。键槽的平行度也直接影响配合的精度。 加工的关键所在。该零件上的平行度为 0 08， 4 圆度为 0。 05 和圆跳读 0。 04。由参考文献中有关资料所得和机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的工艺性是 可行的。 第 2 章 确定毛坯画毛坯图 在拟订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大 影响。毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯制造的成本可能会越高。由于原材料消耗的减少，会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑，以选择毛坯。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。 毛坯的种类包括： 锻造件 、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。合理的选择毛坯，通常从下面几个方面综合考虑： 1、零件材料的工艺特性； 2、生产纲领的大小； 3、零件的形状和 尺寸； 4、现有的生产条件。 根据零件材料确定此毛坯为锻件。锻造时应安排人工调质处理 200考文献， 1表 2。 3锻件的尺寸公差等级为 如：粗， 精， ( 根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量 3此为圆柱所以保留加工余量为 6 锻件直接锻造出此大概形状，参考文献（ 1）表 查表法确定各个加工的总余量如上 图所示。 由参考文献（ 1） 主要毛坯尺寸及公差 （ 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 件的长度尺寸 235 6 241 5 第 3 章 工艺规程设计 位基准的选择 粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准：1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀； 2保证定位准确、夹紧可靠。 选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则如下： 1、基准重合原则； 2、基准统一原则； 3、自为基准原则； 4、互为基准原则； 5、所选精基准 应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。 精基准的选择：加工输 出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定 位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。 定工艺路线 根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度，确定各外圆面加工方法如下：外圆面：粗车 精车 因为外圆面与 6同轴度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原则 ，先完成一端的粗加工后再精加工，再调头加工另外一端。然后加工键槽，滚斜齿轮，最后进行修磨加工。 6 为改善工件材料的力学性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之间进行，这是因为淬火处理后尤其是渗碳淬火后工件会有较大的变形产生，为修正渗碳、淬火处理产生的变形，热处理后需要安排精加工工序。在淬火处理之前，需要将铣键槽、钻孔、攻螺纹，去毛刺等次要表面的加工进行完毕。当工件需要作渗碳淬火处理时，由于渗碳过程工件会有较大的变形产生，常将渗碳过程放在次要表面加工之前进行，这样可以减少次要表面与 淬硬表面间的位置误差。 根据机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则： 1、 先加工定位基准，再加工其他表面。 2、 先加工主要表面，后加工次要表面。 3、 先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4、 先加工平面，后加工孔。 为了减少工件的换位带来的加工误差，可以在一次装夹中通过换刀来完成几个工序的加工。对于位置度要求较高的孔系，宜在同一工位工安排该孔系相关表面的加工工作，以消除工件更换装夹误差对孔系位置精度要求的影响。 综合上述论述，初步拟订加工工艺路线如下： 案比较与分析 加工路线方案一： 10 时效 20车两端面 （长度达 235 30 钻中心孔 0 粗车外圆 500粗车 50、 32、 27、 20、 0 调质处理 70 修磨中心孔 80 精车 50、 32、 27、 20、 0 车退刀槽 600 车 螺纹 110 掉头，粗车 32 7 120 精车 32 130 铣键槽 140铣 四方 2250去毛刺 160清洗 170检验 180油封、入库 加工路线方案二： 10 时效 20车两端面 （长度达 235 30 钻中心孔 0 粗车外圆 500粗车 50、 32、 27、 20、 0 调质处理 70 修磨中心孔 80 精车 50、 32、 27、 20、 0 车退刀槽 600 车 螺纹 110 掉头，粗车 32 120 精车 32 130 铣键槽 140铣 四方 2250去毛刺 160清洗 170检验 180油封、入库 上述方案中遵循了工艺路线拟定的一般原则，但是在某些工序上有些问题还值得进一步讨论。 8 从上述 2种方案比较可以看出，二者的区别在于调质工序的安排 ，方案一把调质放到后面工序，而方案二把调质放到粗加工之后加工。从手册了解可知调质容易出现开裂变形等缺陷，如果安排在最终工序将会导致零件尺寸超差达不到使用要求。 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工跟开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的机床或不同的刀具顺次同步进行加工。对于单个零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工。或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后，再加工另的其他表面；否则，可 能会在对新的表面进行大切削量加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面变形。所以在车削中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中间最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分的恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。 在工序中钻孔、扩孔和对孔的攻丝可以只安排一个工序，这样就可以节省工时，而且还减少了工步。 修改后的工艺路线如下： 锻造毛坯 10 时效 20车两端面 （长度达 235 30 钻中心孔 0 粗车外圆 500粗车 50、 32、 27、 20、 0 调质处理 70 修磨中心孔 80 精车 50、 32、 27、 20、 0 车退刀槽 600 车 螺纹 110 掉头，粗车 32 120 精车 32 9 130 铣键槽 140铣 四方 2250去毛刺 160清洗 170检验 180油封、入库 择加工设备及刀 、 量具 由于生产类型为少批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及 各机床间的传递，由于工件质量较大，故需要辅助工具来完成。 平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（ ,测量范围 0 1000考文献 2表 6 7）。采用车床加工，床选用卧式车床 考文献 2表 4 3），专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见（参考文献 2第五篇金属切削刀具，第 2、 3节），采用相匹配的钻头，专用夹具及检具。 钻中心孔。选用 60中心钻（参考文献 4第 6章）。 铣键槽 5。选择 式（万能）铣床（参考文献 2表 4 17）。选择与键槽宽度相同型号的刀具。 采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 滚 齿。选用滚齿机 考文献 2表 4 25）。专用夹具、量具及检具。 修磨齿。选用内圆磨床 考文献 2表 4 12）专用量具、夹具。 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 序 30 本工序为 车两端面 ，已知加工材料为 45， 锻造件 ，有外皮，机床 通车床，工件用内钳式卡盘固定。 10 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，选择车刀几 何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 （表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度 200 219造件 ，pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 11 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =127 +1 = （ 3 12 序 40 本工序为 车两端面 钻中心孔 ，已知加工材料为 45，锻造件，有外皮，机床 件用内钳式卡盘固定。 根据机械加工工艺手册第 2卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2卷表 削速度计算公式为 m （ 3 查得参数为 , 具耐用度 T=35则 v = =1.6 所以 n =72 选取 所以实际切削速度为1000 v=确定切削时间（一个孔） t = 28 序 50 粗车外圆 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 13 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册 表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度 200 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 14 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =126+1 = 半精车 )(6125 糙度值为 m尺寸保持 69；车距离为 精镗 )(7100 ，深 序 60 粗车 25、 23、 22、 20、 21. 该工序与工序 50 的计算方法完全一样，在此不一一计算。 工序 70 调质不需计算切削计算。 序 80 修磨中心孔 由机械加工工艺手册 磨料的选择各表选取 : 50 40 127 其含义为：砂轮磨料为棕刚玉，粒度为 46号，硬度为中软 1级，陶瓷结合剂， 6号组织手型砂轮其尺寸为 350 40 127 （ D B d） 15 砂轮速度： n=1500r/V=30m/s 轴向进给量： 线程）机械加工工艺设计实用手册表 15向进给量： 线程） 工件速度 00 m/s） N=10001000 5=m （ 3 查机械加工工艺手册表 k= f = 1252 = s） （ 3 磨 40 的机床选择为 具选择代号为 圆柱磨头，根据机械加工工艺设计实用手册表 定砂轮直接为 20则工件速度0 纵向进给量 0，工作台一次往复行程磨削深度 根据以上数据计算出所耗工时为 41.5 s。 序 90 精车 25、 23、 22、 20、 工序与工序 50 的计算方法完全一样，在此不一一计算。 序 100 车退刀槽 切削深度 据机械加工工艺手册表 6 查得：进给量 0 /fa m m z ,查机械加工工艺手册表 切削速度 23 / m ， 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 3 4 5 . 8 / m i 1 4 1 6 0 ， 查机械加工工艺手册表 7 m 16 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 4 7 . 5 0 . 4 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 0 5 2 4 4 7 . 5 / 6 0 0 . 9 5 /a Z n m m s 工作 台每分进给量 0 . 1 8 / 5 7 / m i m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知深度为 3l=3动时间 1573= 工序 110 掉头，粗车 35、 34 该工序与工序 50 的计算方法完全一样，在此不一一计算。 序 120 精车 35、 34 该工序与工序 50 的计算方法完全一 样，在此不一一计算。 序 130 铣键槽 1 加工条件 工件材料： 45， b =械工程材料表 5 6,24 38 加工要求： 一夹一顶装夹工件，粗，精铣花键 机床： . 切削用量 选取铣刀类型及其参数：根据花键轴参数，选取高速钢尖齿槽铣刀，其直径D=40，铣刀厚度 L=18，齿数 Z=16 选取每齿进给量 据铣刀结构及其参数，加工性质和铣削宽度 1202=4表选取每齿进给量 z 确定刀具耐久度 T：按表 18。 2定铣刀耐久度 T=120择切削速度 V：根据表 取切削速度 V，按条件 D=40； 17 L=10Z=16； T=120 z， 取 5m/根据不同的加工条件进行修正计算。 按表 件硬度为 255 302，取 后确定 V=5 确定铣床主轴转速 N N=100V/ D=1000 100=据 铣床说明书，选定 N =190r/后确定的切削速度为： V= 100 190/1000=定每分钟进给量 f=Z N =18 190=据 床说明书，确定 验机床电动机功率：选取切削功率 按公式 以满足要求 计算纵向工作台的工作行程长度： L=l+2 长度 l=95 1 =400+21+3=4243) 切削工时 计算机动时间： N/24 10/118=1 工序 140 铣 花键 定铣 削深度：由于加工余量不大，故可一次走刀完成，择 ac=定每 齿进给量： 算切削速度：根据表 3t=1000 18 由表 38.5,.3,.2,.1,.1,m=0.2 v=定机床主轴转速 n=1000v/d=1000 100=260r/据机床说明书选 n=255r/际切削速度为 v=000=00=算基本工时 首先计算每分钟进给量 fm=6 25153mm/据机床说明书选 65m/本工时： L/2+65=1 工序 150 滚齿 （ 1）滚齿 a、背吃刀量的选择 参考文献 机械加工工艺手册第二卷，表 35 可知滚刀走刀次数（背吃刀量）可知，盘形齿轮和轴齿轮的模数均小于 3走刀次数为 1 次滚切至全齿深。 b、进给量的选择 根据表 36 可知，前面所选择的滚齿机床 于第机床组别，查表 37 可知滚刀粗滚加工进给量为 4 5件每转，又因所加工的齿轮螺旋角分别为5 和 15，故均小于 30，所以粗加工进给量须乘以修正系数 故修正后的粗滚进给量为 4件每转，查 齿机说明书，选择进给量 件每转。 c、切削速度的选择 根据上述的走到次数、进给量和表 33 推荐的滚刀寿命，考虑被加工材料性质、齿轮模数和其他加工条件来确定切削速度，参考表 39 高速钢标准滚刀粗切齿轮时的切削速度，选择粗切速度 35m/ n 175r/ （ 2）剃齿 采用查表法，参照齿轮制造工艺手册表 10 9、表 10 11 查得余量及切削用量如 3所示： 表 3剃齿切削参数及切削余量 19 名称 切削速度（ m/ 纵向进给量（ mm/r） 径向进给量 行程次数 剃齿余量 轴齿轮 105 次 形齿轮 105 次 据 表 10 9 表 10 9 表 10 9 表 10 9 表 1011 注：剃齿余量为齿厚余量。 （ 3）强力 珩 齿（盘形齿轮） 切削用量的选择，参照齿轮制造工艺手册 表 10 22，选择主轴转速 800r/削速度 向进给量 2000mm/向进给量 据表 1023，选择加工余量（公法线） （ 1）机动时间：参考文献机械加工工艺手册第一卷，由公式 (m )(021 （ 4 公试中 b 齿轮的齿宽； 21 滚刀滚入和滚出长度； Z 被加工齿轮齿数； 0n 滚刀的转速； 滚刀进给量； k 为滚刀头数。 其中 （ 4 于是一次滚出，即为齿全深），0 为滚刀的安装角（通常等于工件的螺旋角），带入数值计算得 s ) 3(5t a 3(t a 2 （注： 3 5 取值 4 c 01pp 20 将以上参数带入公式（ 4算得 m i m i n )3) （ 2）辅助时间机械加工工艺手册第一卷表 42 滚齿机上双顶尖工件装夹时间为： 床操作时间（工件刀具的启动停止、刀架靠近和离开工件、清理铁屑等）为： （ 3）作业时间 ，即 m （ 4）布置工作场地时间 参考机械制造工艺学教材，可知该时间一般按作业时间的 2% 7%计算，取 5%作为参考计算，即 m （ 5）休息与生理需要时间 参考机械制造工艺学教材，可知一般按作业时间的 2% 4%计算，取 3%计算可知 m 8 2 9 （ 6）准 备与终结时间于该零件为大批量生产，所以准备与终结时间分摊到每件工件上的量很小，可以忽略不计。 （ 7）单件计算工时： m i 21 第 4 章 夹
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