机械加工工艺规程设计
图1、2 分别为轴承座的零件图。已知零件的材料为HT200，年产量4000件/年。试为该轴承座零件编制工艺规程。
图1-1 轴承座零件图
第一节轴承座的工艺分析及生产类型的确定
一．轴承座的用途
1.保持轴承的位置作为载荷的支撑
2.防止外界物质侵入轴承
3.提供一种将保持轴承良好润滑的结构
二．轴承座的技术要求
全部技术要求列于表1-1中
加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等级 表面粗糙度/μm 形位误差/mm
底面 95 IT8 6.3
孔47 ?47+0.03
0 IT7 6.3
前后端面 40 IT8 6.3
孔22 22 IT8 6.3
孔12 12 IT8 6.3
表1-1
三．审查轴承座的工艺性
分析零件图可知，轴承座前后端面要求切削加工和倒角加工，并在轴向方向上均大于相邻表面。?12mm孔和?22mm孔的端面均为平面可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；?47mm孔和前后俩个端面由车床加工出来；底面和顶面用铣床加工；另外，该零件其余表面精度都较低，不需要加工，通过铸造就可以达到加工要求。由此可见，该零件的工艺性较好。
四．确定拨叉的生产类型
依设计题目知：Q=4000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%。代入公式1-1得
N=4000*(1+3%+0.5%)=4140件/年
由查1-3表可知，轴承座属轻型零件；由表1-4知，该轴承座的生产类型为大批生产。
第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图
一、选择毛坯
由于铸铁具有良好的铸造性、吸振性、切削加工性及一定的力学性能，并且价格低廉，生产设备简单，所以在机械零件材料中占有很大的比重，广泛地用来制作各种机架、底座。箱体等形状复杂的零件。又由于灰铸铁具有良好的铸造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以选择灰铸铁作为铸造的材料。
二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1、公差等级
由轴承座的功用和技术要求，确定零件的公差等级为普通等级。
2、零件表面粗糙度
由零件图可知，该轴承座各加工表面的粗糙度Ra均大于等于6.3μm。
根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表1-2中。
项目/mm 铸件基本尺寸/mm 加工余量等级 机械加工余量/mm 说明
1 60.1 7 2.4 孔双侧加工
2 40.2 7 4.2 底面单侧加工
3 69.2 7 4.2 顶面单侧加工
4 44.6 7 2.1 前面单侧加工
5 44.6 7 2.1 后面单侧加工
1-2 铸造件主要表面的机加工余量
三、绘制轴承座铸造毛坯简图
由表1-2所得结果，绘制毛坯简图如图1-3所示。
图1-3 轴承座铸造毛坯简图
第三节 拟定轴承座工艺路线
一、定位基准的选择
1、粗基准的选择
选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位基准，保证各加工表面的余量足够并分配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准，因此与毛坯的状况关系很大。在铣床上加工顶面的时候，以顶面作为粗基准，然后以顶面为基准来加工底面。
2、精基准的选择
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的实现，以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下的原则：①基准重合原则；②基准统一原则；③互为基准原则；④自为基准原则；⑤便于安装原则。
精基准选择时，一定要保证加工面自身形状精度，二位置精度则由前面的工序保证。同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便。在遵循上述原则的前提下，轴承座前后端面的最终精加工，就是互为精基准，遵循互为基准原则。孔?60.1mm的精加工就是以一面俩孔定位。自为基准加工出来的。
二、表面加工方法的确定
根据轴承座零件图上各加工表面的表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法，如表6-3所示。
加工表面 尺寸等级精度 表面粗糙度Ra/μm 加工方案
轴承座顶面 IT12 12.5 粗铣
轴承座底面 IT7 6.3 粗铣 半精铣
轴承座前面 IT9 6.3 粗车 半精车
轴承座后面 IT9 6.3 粗车 半精车
孔?60.1 IT7 6.3 粗镗 半精镗
孔?22 IT11 6.3 钻 扩
孔?12 IT12 钻 扩
表1-3 轴承座零件个表面加工方案
三、加工阶段的划分
该轴承座加工质量要求高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段，再铣床上首先将底面作为粗基准来开始加工顶面，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；在半精加工阶段，在以底面为基准加工底面，再在钻床上加工孔?12和?22和在镗床上加工?60.1孔。
四、工序的集中与分散
本例选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该轴承座的生产类型为大批生产，可采用专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
五、工序顺序的安排
1.机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—轴承座的底面。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
(3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面—轴承座的底面，后加工次要表面—轴承座的底面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工轴承座的底面，再钻?22和?12的孔，最后镗?60.1的孔。
2、热处理工序
热处理工序的安排在零件加工的工艺过程中有重要地位，通过热处理可以提高零件材料的物理机械性能和改善工件的切削加工性能，消除毛坯制造和切削加工过程中产生的内应力，所以，为稳定组织以及稳定零件的形状及尺寸，防止变形和开裂，零件在机加工前必须进行消除内应力的时效处理。
3、表面处理工序的安排
为了提高零件的表面抗蚀能力，增加耐磨性，也为了是表面美观，在零件全部加工完后应对零件表面涂漆（未加工表面）。
4、检验工序与辅助工序
检验工序是保证产品质量的有效措施之一，也是工艺过程中不可缺少的内容。检验的内容有：外观检验，看零件的表面是否有毛刺。检验表面粗糙度，进行尺寸检验，看是否符合图纸要求。
在工艺过程中，还安排有化纤工序，打毛刺工序，涂漆工序等，这些都属于为保证零件的质量，零件的美观而必不可少的辅助工序。
六、确定工艺路线
毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间铣削去浇冒口，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。
综上工序顺序安排原则的基础上，表1-4列出了轴承座的工艺路线。
工序号 工序名称 机床名称 刀具 量具
1 粗铣底面 卧式铣床 面铣刀 游标卡尺
2 半精铣底面 卧式铣床 面铣刀 游标卡尺
3 粗铣顶面 卧式铣床 面铣刀 游标卡尺
4 钻?12的孔 钻床 麻花钻
扩孔钻 卡尺、塞规
5 钻?22的孔 钻床 麻花钻
扩孔钻 卡尺、塞规
6 车削前端面 车床 车刀 游标卡尺
7 车削后端面 车床 车刀 游标卡尺
8 镗?47孔 镗床 镗刀 游标卡尺
9 去毛刺 钳工台 平锉
10 检验 塞规、百分表、卡尺等
表1-4
第四节 机床设备及工艺设备的选用
一、机床设备的选用
选用X6132卧式铣床、C6140车床、Z525立式钻床
二、工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称。
轴承座的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。
第五节 加工余量、工序尺寸和切削用量的确定
工序一 二
加工底面
1、确定加工余量：粗铣轴承座底面 3.2mm,精铣轴承座底面 1mm
2、确定进给量f：查表得，取每齿粗铣的进给量为0.2mm/Z，取精加工的每齿的进给量为1.5mm/Z.粗铣走刀一次ap=3.2mm，精铣走刀一次ap=1mm。
3、计算切削用量： 选取铣床的主轴转速粗铣时为100r/min，精铣时为300r/min，选取铣刀的直径为?100mm，所以切削速度分别为：
V粗=dn/1000=3.14*100*100/1000=31.4m/min
V精=dn/1000=3.14*100*300/1000=94.2m/min
工序三
?12顶面加工
1、确定加工余量：工序余量为4.2mm
2、确定进给量f：由于表面加工精度不高，所以选f=2，就可满足。
3、计算切削用量：仍用?100mm的铣刀来加工顶面，可取f=1.5mm/r，查表得n=600r/min，则切削速度V=dn/1000=3.14*100*600/1000=188.4m/min。
工序四
钻?12孔
1、确定加工余量：取Z钻=10mm，Z扩=2mm
2、确定进给量f：f钻=0.2mm/r,f扩=0.8mm/r
3、确定切削速度：查表得V=21m/min
4、计算计算转速：n=1000v/d=595.5r/min,按照钻床的实际转速取n=600r/min，则实际切削速度为v=dn/1000=3.14*11.5*600/1000=21.7m/min
工序五
钻?22的孔
1、确定加工余量：取Z钻=（22-0.5）/2=6.375mm
2、确定进给量f：f钻=0.25mm/r
3、确定切削速度：查表得V=21m/min
4、计算计算转速：n=1000v/d=431.4r/min,按照钻床的实际转速取n=480r/min，则实际切削速度为v=dn/1000=3.14*15.5*480/1000=18.84m/min
工序六
加工前端面
前端面的加工由专用夹具放在车床上进行加工。工序单边总余量是2.1mm，由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。
1、确定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm
2、确定进给量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r
3、确定切削速度：查表得n=600mm,则V=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min
工序七
加工后端面
后端面的加工由专用夹具放在车床上进行加工。工序单边总余量是2.1mm，由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。
1、确定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm
2、确定进给量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r
3确定切削速度：查表得n=600mm,则V=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min
工序八
加工?47孔
1、确定加工余量：粗镗加工ap=2mm， 半精镗加工ap=0.4mm
2、确定进给量f：粗加工f =0.5mm/r,半精加工f=0.2mm/r
3、确定切削速度：查表得，V粗=30m/min，V半精=90m/min，由此计算出转速为n粗= 1000v/d=1000*30/(3.14*47)=153r/min,
N半精=1000v/d=1000*90/(3.14*47)=459r/min
第六节 时间定额的计算
根据设计要求，只计算一道工序的工时，下面计算加工?12孔的工时定额。
1、基本时间
基本时间 t=（L+L1+L2）/（f*n），式中L1=D/2cosKy+(1~2),L2=1~4，钻盲孔时，L2=0
由图知，L=30，L2=2，f=0.2,n=600，则L1=12/2cos（118/2）+1.5=5.1。所以，t=（30+5.1+2）/（0.2*600）=0.31min
则T1=4t=1.24min
2、辅助时间
查表得，开停车 0.015min；升降钻杆0.015min；主轴运转0.02min；清除铁屑0.04min；卡尺测量0.1min。
装卸工件时间查表得取1.2min
所以，辅助时间Tf=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.39min
3、作业时间
T=基本时间+辅助时间=1.24+1.39=2.63min
4、布置工作地时间tb
由机械制造工艺学取＝3％则tb＝Ｔ*=2.63x3%=0.079min。
5、休息与生理需要时间tx
由机械制造工艺学取＝3％则tx＝Ｔ*=2.63*3%=0.079min。
6、准备与终结时间tz
查表取部分时间为 简单件26min；深度定位0.3min；使用钻模式6min
由设计给定4000件，则tz/n=(26+0.3+6)/4000=0.0095min。
7、单件时间Tdj
Tdj＝T＋tb＋tx＝2.63+0.079+0.079=2.788min
8、单件计算时间 Ｔ＝Ｔdj＋tz/n＝2.796min。
第6节 轴承座零件的车床夹具设计
车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。
6.1 车床夹具的主要类型
（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动
定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。
角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。
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