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扇形 钻孔 夹具 设计 数控 工艺 编制

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1 机械制造技术基础 课程设计任务书 题目： 学 院： 系： 专业班级： 学生姓名： 学号 起讫日期： 指导教师 ： 顾嘉 指导教师所在单位： 机电 学院 审核日期： 2 一、课程设计的目的 本课程设计是学生在学完机械制造技术课程 ， 进行了生产实习之后的一个综合性和实践性很强的教学环节 ， 学生通过课程设计 ， 能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练 ， 掌握机械制造过程中的加工方法 ， 加工装备等基本知识。通过给定设计题目，初步 掌握分析编制零件加工工艺规程的方法。提高学生分析和解决。 二、设计题目 本设计是利用 成 扇形板 零件的课程设计。 三、 课程设计的 内容 (一 )对零件进行工艺分析，绘制零件图 (二 )选择毛坯的制造方式，绘制毛坯图 (三 )制订零件的机械加工工艺规程 订工艺路线 刀具，夹具，量具等 ) 。 (四 )任选一关键工序，设计相应夹具 (五 )编写设计说明书 四、 课程设计的基本要求 通过本课程设计，应使学生在以下几方面得到锻炼 ： 确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量 。 握与本设计有关的各种资料的名称及用途，做到熟练运用 。 利用计算机进行辅助设计。 设计资料符合国家有关标准。 五、课程设计需要提交 的材料 3 材料名称及顺序 规格 单位 数量 课程设计封面 页 1 课程设计材料清单 页 1 零件图 能看清楚可 张 1 毛坯图 能看清楚可 张 1 机械加工工艺过程卡 套 1 机械加工工序卡片 套 1 夹具总装图 张 1 课程设计说明书封面 页 1 课程设计说明书 份 1 光盘 上述材料的电子版 张 1 注：上述材料格式请参见参考书，书上无格式的请参考国际标准及任务书。 六、主要参考资料 1 柯建 宏 . 机械制造技术基础课程设计 M. 武汉 :华中科技大学出版社 , 2008. 指 导 教 师： 顾 嘉 学生开始执行 任务书日期： 2016 年 12 月 日 学生姓名： 送交课程设计 日期： 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 2 页 第 1 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 10 下料 砂型铸造 ,时效处理 20 热处理 铸件时效处理 30 钳 除去浇冒口、锋边及型砂 数控铣床 平口钳 铣刀 40 粗铣 粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 数控铣床 平口钳 铣刀 50 粗铣 粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 数控铣床 平口钳 铣刀 60 精铣 精铣零件的下端面，以上端面为精基准。 数控铣床 平口钳 铣刀 70 精铣 精铣零件的上端面，以下端面为精基准。 数控铣床 平口钳 铣刀 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 陕西国防学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 2 页 第 2 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 每 台 件 数 备 注 工 序 工 名 工 序 内 容 车 工 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 10 铸造 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步 工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 砂型铸造 ,时效处理 2 铸件时效处理 3 除去浇冒口、锋边及型砂 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 40 铣面 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 1 平口虎钳 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切 削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 平口钳 铣刀 960 60 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 50 铣面 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 1 平口虎钳 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 平口钳 铣刀 960 60 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 60 面铣 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 压板 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 精铣零件的下端面，以上端面为精基准。 平口钳 铣刀 1600 80 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序 卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 79 铣面 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 1 平口虎钳 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 精铣零件的上端面，以下端面为精基准。 平口钳 铣刀 1600 80 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 80 镗孔 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 镗床 夹具编号 夹具名称 切削液 1 平口虎钳 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 对 22+进行粗镗，以下端面为基准。 平口钳 刀 700 2 对 22+进行半精镗，以下端面为基准。 平口钳 刀 1000 69 3 对 22+进行精镗，以下端面为基准。 平口钳 刀 1500 103 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 120 扩孔 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 1 平口虎钳 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 用数控 铣床 加工 圆弧，以下端面和孔为基准。 平口钳 20刀 1600 80 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 陕西国防学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 扇形板 共 9 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机械加工 130 钻铰 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 摇臂钻 夹具编号 夹具名称 切削液 2 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 对 8孔空进行钻 铰 22+ 专用夹具 花钻 8 铰刀 1000 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 机械制造技术基础 课程设计任务书 题目： 学 院： 系： 专业班级： 学生姓名： 学号 起讫日期： 指导教师 ： 顾嘉 指导教师所在单位： 机电 学院 审核日期： 目 录 绪论 1 一 零件的工艺分析 2 件的作用 2 件材料分析 2 件的结构工艺分析 3 二 选择毛坯 4 三 工艺规程设计 6 位基准的选择 6 位基准的选择原则： . 6 位基准的选择 . 6 工方法的选择 7 定工艺路线 7 工阶段 错误 !未定义书签。 械加工工序安排 错误 !未定义书签。 处理工序安排 错误 !未定义书签。 助工序安排 错误 !未定义书签。 定加工工艺路线 错误 !未定义书签。 择加工设备 12 择刀具 13 四 夹具与量具 14 具的选择 15 用夹具的选用 错误 !未定义书签。 具的选择 15 五 工艺设计 18 算加工余量 18 工用量的选择 19 六 夹具设计 错误 !未定义书签。 究原始资料 22 位基准选择 23 位误差分析 23 紧装置设计 23 紧机构 26 套及夹具体设计 27 削力和夹紧力的计算 28 差分析与计算 29 具设计及操作说明简要 30 结论 31 参考文献 32 - 32 - 1 绪论 在机械加工工艺教学中，我们很多学生都要学习机械设计技术。让我们了 解相关工种的先进技术，同时培养我们在工作岗位的积极性；老师在给我们讲授数控知识的同时，要求我们必须掌握基本的加工工艺，增强系统意识，理解手动操作和自动操作之间的联系，力争把我们培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控铣工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了铣床操作、数控铣床自动编程及仿真操作、数控加工中心的基本操作。以机械加工中铣工工艺学与数控铣床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件、刀具及安装、金属切削过程及精加工、较详细地显示了 数控加工必须掌握的知识和技能的训练途径。对设计与数控相关的基础知识、专业计算都进行了又针对性的论述目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业性人才。 本论文以切削用量的选择、工件的定位装夹、加工顺序及典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺加工方案分析、机床的选择、刀具加工路线的确定及数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺设计的过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理的选用刀具和切削用量，使得零件 的加工在保证精度的情况下，尽可能达到加工效率最高、刀具磨损达到最低的目的，最终形成完整的工艺文件，并能指导实际生产。 - 32 - 一 零件的工艺分析 件的作用 如图 1次设计的板类主要是孔的面的加工，是一个比较重要的传动零件。此零件与其他机械部件配合使用，其设计合理、结构简单、使用方便，是比较理想的机械零件。 图 1件图 件材料分析 灰铸铁（也叫 灰口 铸铁 ），最小抗拉强度 150，属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定 机械强度 和良好的减震性。适用于制造承受中等应力的零件，在弱腐蚀环境工作的零件。如盖，轴承座，阀体，手轮等 件的结构工艺分析 该零件需要切削加工的地方有 5个处：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括 22+孔 8和扇形板两个外圆弧面的加工。不去除材料加工上下两个表面。 以平面为主有： 扇形板上端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是 端面的粗、- 32 - 精铣加工，其粗糙度要求是 扇形板 面采用数控机床加工，其粗糙度要求是 孔系加工有： 22+的粗镗、半精镗，精镗加工，并且进行倒角 1其表面粗糙度为 8孔 钻、铰加工，并且与下端面的平行度要求为 22+ 2 选择毛坯 制定机械加工工艺规程时，正确选择毛坯，对零件的加工质量，材料消耗和加工工时有很大的影响。 毛坯的尺寸、形状越接近成品零件，材料的加工余量越少；但是毛坯的制造成本就越越高。应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工成本来确定毛坯类型，以求最好的经济效益。 设置毛坯的类型如下 ; （ 1）锻件：锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、 加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，试用于中小型零件毛坯的大量生产。锻造的材料有低碳钢、中碳钢材料最适合锻造。 其中自由锻造是利用冲击力和压力使金属在各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻；模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。 （ 2）铸件：铸件适用于形状复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属性铸造、压力铸造等。较常用的是砂型铸造，当 毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。 （ 2）零件材料的工艺性 :材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢 制零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢制零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。 - 32 - （ 3）零件的结构形状和尺寸：形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造， 选用时主要考虑以下几个因素： （ 1） 零件的材料与力学性能 据此大致确定了毛坯种类。例如铸铁零件用铸造毛坯，形状简 单的钢质零件，力学性能要求低，常用板料，力学性能要求高的用锻件；形状复杂力学性能要求低用铸钢件。 （ 2） 零件的结构形状与外形尺寸 例如阶梯轴零件各台阶直径相差不大时可用棒料，相差大时可用铸件；外形尺寸大的零件一般用自由锻件或是砂型锻造，中小型零件可用模锻件或压力锻造；形状复杂的的钢质零件不宜用自由锻件。 （ 3） 生产类型 大批量生产中，应采用精度和生产率最高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型，锻件用模锻或精密的锻造，在单件小批量生产中用木模手工造型或自由锻造来制造毛坯。 （ 4） 毛坯车间的生产条件 在 选择毛坯时应考虑工厂毛坯车间的生产条件。 （ 5） 利用新工艺、新技术、新材料的可能性 例如采用精密锻造、压铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，可大大减少机械加工劳动量。 毛坯的选择用铸造，铸造方式选择砂型铸造，铸造等级 8级，工程等级选择 F 级，毛坯铸造之后进行时效处理，尺寸公差余量 宽度机械加工余量 2322/2 高度机械加工余量 内 孔机械加工余量 2222/2 腰槽机械加工余量 2132/2 内孔械加工余量 - 32 - 图 2 3 工艺规程设计 位基准的选择原则： 粗基准的选择要重点考虑如何保证各个加工表面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置、尺寸精度，同时还要为 后续工序提供可靠的精度基准。一般按下列原则选择： 选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加表面作为粗基准。 以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。 选择零件上重要的表面作为粗基准。 选择零件上那些平整的、足够大的表面作为粗基准，以使零件表面上总的金属切削量减少。 选择毛坯上平整光滑的表面（不能有飞边、浇口、冒口和其他缺陷）作为粗基准，以使定位可靠、夹紧可靠。 原则 因为粗基准未经加工，表面较为粗糙，- 32 - 在第二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置与第一次安装时可能不一样。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。 故这里选用扇形板的下端面做为粗基准。 精基准选则时，重点考虑的是减少工件的定位误差，保证零件的加工精度和加工表面之间的位置精度，同时也要考虑零件的装夹方便、可靠、准确。 一般应遵循以下原则： 原则 直接选用设计基准为定位基准，称为基准重合原则。 同一零件的多道工序尽可能选择同一个（一组）定位基准称为基准统一原则。 精加工和光整加工工序要求余量小而均匀，用加工表面本身作为精基准，称为自为基准原则。 为使各加工表面间有较高的位置精度，或为使加工表面具有均匀的加工余量，有时可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准原则。 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。定位基准 应有足够大的接触和分布面积，以使能承受较大的切削力，使定位稳定可靠。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，它的上端面与 22+于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两销定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求，所以再在分度盘上加上一个定位销，这样零件的六个自由度就都限制好了。 综上所述，选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加 工精度并使装夹方便。 - 32 - 工方法的选择 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改 进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 面粗糙度为 m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车 半精车 淬火 粗磨 由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表 2以确定，平面的加工方案为：粗铣 精铣（79 粗糙度为 般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。故上下端面可用粗铣 精铣。 由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表 2以确定， 22+的表面粗糙度要求为 选择孔的加方案序为：粗镗 半精镗 且进行倒角 1 小孔 8 加工方法：零件毛坯不能直接铸出孔，只能铸出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，a，并且其孔径较小，所以选择加工的方法是钻 用数控机床进行加工。 定工艺路线 对于批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。扇形板的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面，再精加工上下端面。 后续工序安排都应当遵循粗精分开和先面后孔等原则。 - 32 - 序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则 工序 内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修 费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090c的含 打及 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件 的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备， 简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 - 32 - 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多 的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多于的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙 度值大。一般粗加工的公差等级为 糙度为 100 m。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 面粗糙度为 m。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 ,主要目的是保证零件的形状位置几精度 ,尺寸精度及表面粗糙度 ,使各主要表面达到图纸要求 可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 面粗糙度为 m。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个 加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 - 32 - 工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下； 工序 1：粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 工序 2：粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。 工序 3：精铣零件的下端面，以上端面为精基 准。 工序 4：精铣零件的上端面，以下端面为精基准。 工序 5：对 22+下端面为基准。 工序 6：对 22+下端面为基准。 工序 7：对 22+以上、下端面为基准。 工序 8：对 22+下端面为基准。 工序 9：用数控 铣床 加工 下端面和孔为基准。 工序 10：中检。 工序 11：对 8孔空进行钻 铰 22+ 工序 12：清洗表面。 工序 13：剔除毛刺 。 工序 14：终检。 工艺路线方案二： 工序 1：用数控机床加工 下端面和孔 22+ 工序 2：粗精铣上端面，以 工序 3：粗精铣下端面，以 工序：对 22+进行粗镗 半精镗 且进行倒角 1以又端面为基准。 工序 4：对 8孔空进行钻 铰 22+ 工序 5：对 22+ 半精镗 且进行倒角 1 工序 11：清洗表面。 工序 12：剔除毛刺。 工序 13：终检。 从工序可以看出：方案二由于铣面夹具设计非常难造价太高，并且由于 8和 应先加工 22+再钻 8 的孔，还有对于倒角，我们应把倒角放在精铰前。 通过以上分析：方案一为合理、经济的加工工艺路线方案。 - 32 - 择加工设备 机床选择的原则： 要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。 有利于提高生产率。 尽可能降低生产成本 (加工费用 )。 本次加工可 以选择铣床加工，钻床钻孔的加工方法，种公差通过划线是很难保证的，所以我们在选择的时候统一选择数控铣床。则选择机床如下 : 进给机构允许最大抗力 : 830 主电动机功率 :立式铣床 工作台的最大行程： 650作台的面积：长 宽 1000250给机构允许的最大拉力 1500N 主电动机功率 给电动机功率 床效率： 75% 采用 - 32 - 图 3镗床选择 式镗床，钻孔选择 择刀具 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具及切削用量。 数控刀具有以下特点： 刚性好（尤其是粗加工刀具）、精 度高、抗振及热变形小； 互换性好，便于快速换刀； 寿命高，切削性能稳定、可靠； 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。数控车床兼作粗精车削，粗车时吃刀深、进给快，要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量；精车时要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度，车去的余量较少，要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光- 32 - 刃。为减少换刀时 间、方便对刀、提高生产效率，便于实现机械加工的标准化，在数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹片刀，机夹片刀常采用可转位车刀。 刀片材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动，故加工此零件选择硬质合金刀片。 铣面刀具旋转 具材料硬质合金。 质合金材料。 8 铰刀。 4 夹具与量具 夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精 度，并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。对数控机床必须满足以下基本要求： 标准化、系列化和通用化 发展使用组合夹具及拼装夹具以降低生产成本 提高精度 提高夹具的高效自动化水平 便于排屑 有良好的工艺性。 本次设计采用平口虎钳和压板夹具。 游标卡尺 游标卡尺是一种常用的量具，具有结构简单、使用方便、精度中等和测量的尺寸范围大等特点，可以用它来测量零件 的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等，应用范围很广。 游标卡尺（ 85），其测量范围选用 0 125量长度用 0 100分度值选用 孔选择内径百分表和内径千分尺。 - 32 - 5 工艺设计 扇形板上下端面的偏差及加工余量计算 铸件尺寸公差为 差为 8工余量等级为 H，加工余量数值上下面都为 以铸造出来的实际尺寸一般是在设计尺寸上下波动。 上下端面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣 加工。 粗铣：由机械余量加工手册知，其单边余量值规定为 知其粗铣时精度等级为 根据毛胚的实际尺寸来定粗铣工步。 精铣：由机械余量加工手册知，其单边余量值规定为 22+的偏差及加工余量计算 该孔精度要求为 考参考文献 1 知确定工序尺寸及余量为： 粗镗： 2Z=精镗 : 2Z= 精镗 : 22+ 2Z= 铸件毛坯孔的基本尺寸分别为： 0 3） 8孔孔的偏差及加工余量计算 该孔精度设为为 考参考文献 1知确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 粗铰： 2Z= 精铰： 8 2Z= 该孔就可达到精度要求。 （ 4）外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。 由机械余量加工手册知铸件复杂系数 铸件偏差为+ 长度方向的余量由机械余量加工手册其余量规定值是 4 工序 1：粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准 - 32 - 齿/ 切削速度查有关手册，确定 v 采用高速钢立铣刀加工零件， 6，齿数 z=4 ）（ m in/ 9 416 601 0 0 0 0 0w vn s 采用 据机床使用说明书（见工艺手册表 取 200 ，故实际切削速度为： ）（ m in/ 0 0 1 2 0 0161 0 0 0 nd v 当 v=35m/，工作台实际每分钟进给量 为： m i n )/(9 6 01 2 0 042.0 查机床说明书，可以确定 (960 切削工时，本次加工属于半精铣加工，加工时要求表面的粗糙度好，平行度合格，则 821 ，则加工工时为： ( m mm 如果两面加工的， 则加工时间 (.0：精铣零件的下端面，以上端面为精基准。 齿/ 切削速度查有关手册，确定 v 采用高 速钢立铣刀加工零件， 6，齿数 z=4 ）（ m in/ 9 261 801 0 0 0 0 0w vn s 采用 据机床使用说明书（见工艺手册表 取600 rn s ，故实际切削速度为： - 32 - ）（ m in/ 0 0 1 6 0 0161 0 0 0 nd v 当 v=80m/，工作台实际每分钟进给量 为： m i n )/(3 8 41 6 0 0406.0 查机床说明书，可以确定 (803 切削工时，本次加工属于半精铣加工，加工时要求表面的粗糙度好，平行度合格，则 821 ，则加工工时为： ( m mm 如果两面加工的话。 则加工时间 (.4:对 22+下端面为基准。 取 ： f =r v =50m/010 0010 00 D =723r/机床说明书 取 n=700r/0 00 70 0 =削工时 621 序 6： 对 22+精 镗，以下端面为基准。 取 ： f =r v =70m/010 0010 00 D =1013r/机床说明书 取 n=1000r/000 =69m/ 32 - 切削工时 0 0 3621 序 :8： 对 22+下端面为基准。 v =100m/ f =r 1000 =001000 =1447r/机床说明书 取 n =1500r/000 =1000 =103m/削工时 0 0 3621 序 10:钻孔 8计算 （见切削手册表 v （见切削手册表 ）（ m in/ 2 51 0 0 0 0 0 w vn （ 工艺手册表 故实际切削速度为： ）（ m i n/ 0 0 1 0 0 0 0 nd v 切削工时 ( m i n ) 0 0 3515321 fn 2 - 4 夹具设计 4 1 研究原始质料 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导教师协商，决定设计工序 钻 3（用于联接齿轮与扇形支架定位作用）的钻床夹具。本夹具将用于 具为两把麻花钻，对工件的三孔进行加工。 4 2 定位基准的选择 由零件图可知：上下端面进行了粗、精铣加工， 22+精、精镗加工。因此，定位、夹紧方案有： 方案：即一面、心轴和销定位，夹紧方式选用螺母开口垫圈在心轴上夹紧。 图中对孔的的加工有位置公差要求， 所以我们选择底平面、孔和销为定位基准来设计钻模模具，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制 5个自由度，用削限制一个自由度，保证了 6 个自由度都得到限制。利用分度盘转到，可以加工出 3 个孔。 位误差分析 选用块定位，不计其制造误差，工件定位为内圆 222该保证工件的位置公差，这主要由工件内孔与夹具体的配合间隙保证。 已知工件孔尺寸为 22具的工件配合部分尺寸为 22此当零件安装在夹具中时，孔与轴的最大间隙为 此而引起的零件最大转角 5)= 考虑到夹具定位基准面制造时的尺寸公差等随机误差等综合因素的影响，以及工件本身要求的尺寸精度故采用此定位方案精度足够。 紧装置设计 - 32 - 紧机构 根据该产品是中、大批量生产，因此夹具的夹紧机构也同样不宜太复杂，自动化程度也不能太高，采用定位块限制转动方向，采用 套及夹具体设计 工艺孔的加工需钻、扩两次切削才能 满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 其结构参数如下表： 表 5 固定衬套结构参数 d H D C 1允差 公称尺寸 允差 8 +30 12 + - 32 - 具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。 4 4 钻削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：台式钻床 具用高速钢刀具。 由参考文献 5查表721 可得： 钻削力公式： 10D2 p 式中 D= f=r 查表821 得： 90( 其中： 29 则 ： N) 实际所需夹紧力：由参考文献 5表1212得： 12 有：安全系数 6543210中：60 为各种因素的安全系数，见参考文献 5表121 可得： 1. 所以 ) 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 1 ，2 查参考文献 51 2 26可知压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： - 32 - )( 210 5可查得： 010592 29其中： L=32)(80=) 由上述计算易得： 0 因 此采用该夹紧机构工作是可靠的。 4 5 误差分析与计算 该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为 参考文献 5可得： 圆柱位销的定位误差 ：由于是孔的误差引起取 = 夹紧误差 ： m ax 其中接触变形位移值： 1( )( )y aZ l 查 5表 1 2 C n 。 y 磨损造成的加工误差： 夹具相对刀具位置误差： 5）分度误差 设计知 -( +2+e） +(+2+e） 所以 F=2( +2+e） a=4 f/4+24R 误差总和： 足要求。 4 6 夹具设计及操作的简要说明 - 32 - 本夹具用于在钻床上加工孔。工件以端面、一孔、一销为定位基准，在定位环上实现完全定位，采用手动螺旋