空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 空气压缩机机身机械加工工艺设空气压缩机机身机械加工工艺设 计及机身铣三斜面专用机床设计计及机身铣三斜面专用机床设计 信 机 系系 机械工程及自动化 专专业业 学 号 0923264 学生姓名 李 想 指导教师 张大骏 职称 高级工程师 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 空气压缩 机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 是本 人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 除了在毕业设 计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业 设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果 作品 班 级 机械 96 学 号 0923264 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 题目 机体三斜面铣削专机设计 专题 总体设计 部件设计 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 本课题是力源空压机厂机体部件加工的专用机床设计之一 厂 方 提供有关资料 1 加工材料 HT200 2 生产纲领 3000 件 3 力源压缩机制造公司现有生产条件及该厂组 专用设计使用 情况 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 1 编制机床部件设计的加工工艺 要求工艺过程卡片及主要工 序的工序卡片 II 2 专机设计的 三图一卡 要求在编制工艺规程的基础上设计 三图一卡 机床设计总图 图纸总计折合 0 号图 3 张或以上 III 3 设计说明书一份 字数不少于 10000 字 4 专业英语论文翻译 字数约 10000 字 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 96 班班 姓名姓名 李 想 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所学科组组长研究所所 长长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 IV 摘摘 要要 组合机床是一种高效率专用机床 有特定的使用条件 不是在任何情况下都可以收到 良好的经济效益 在确定设计机床前 应该进行具体的经济技术分析 加工同一个机械 产品的零件 通常会有很多种工艺方案 进行加工工艺设计 不同的方案会有不同的经 济效果 影响技术经济的因素有很多 有时技术指标先进的方案 经济指标不一定优越 因此 需要对技术 经济指标作综合评价 综合多数的意见 选出优化方案进行经济效 果评价 如果满意即可决定 组合机床总体设计 三图一卡 被加工零件工序图 它是组合机床的设计的主要依 据 它是制造使用 检修和调整机床的重要技术条件 绘制加工示意图 它是刀具夹具 多轴箱 液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料 它是调整机床 刀具及试车 依据 绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对于位置及联系是否满足加工要求 通用部件的选择是否合适 并为进一步开展主轴箱 夹具等专用部件 零件的设计提供 依据 相对生产率计算卡 它用来反映机床的加工过程 完成这一动作所需要的时间 切削用量 机床生产率及机床负荷率 关键词关键词 组合机床 主轴箱 工艺 V Abstract Portfolio is a highly efficient machine for machine tools there are specific conditions of use is not under any circumstances to receive good economic returns in determining the design of machine tools should carry out specific economic and technical analysis Processing products with a mechanical parts usually have a variety of programmes various options have different economic effects the impact of technological and economic factors are many sometimes technical indicators advanced programmes economic indicators do not necessarily superior therefore need to On the technical economic indicators for comprehensive evaluation comprehensive views of the majority elected Optimization of economic evaluation if you satisfied with the decision To desing the combination machine body therr draning and one carcl that is the working orther draning of the working spares it s the major basis of the combination maching body It s a important paper in making using excmining and rensing maching To draw working schematw Drawing it s for design a cutting tool Assist tool afixture a multiple axle box hydravlive pressure and a deetric capacity derise and important first hand date of the natirrad Pants chovced and it s a rewse machine kinf tool and the mgor basis for the test run To draw the relation dimension drawing the relation dimension drawing is to impress the matual assembly nelation and the motin redation of the each form spanes of the machine in order to enamine the relative Pustion of all the machine spares and if the dimersion nelational Spares is fix in the disigerents of dere loping the main axle box fixtrer s special purpose pats Todesign the machin productirilg planning card It swod to report the working process of the machine to finish the need tine the cutting capacity the machine producticity and machine s rate for the cach activity Key words Combination machine tools Spindle box Process VI 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 力源空气压缩机有限公司简介 1 1 2 毕业设计 本设计任务简介 1 1 3 对毕业设计 本设计 的要求 1 2 组合机床简介 2 2 1 组合机床概述 2 2 2 组合机床的加工范围 2 3 空气压缩机机械加工工艺规程的制订部分 3 3 1 工艺方案的制定 3 3 2 产品图纸及结构分析 3 3 3 毛坯分析 要求及形式的确定 4 3 3 1 毛坯的种类的选择 4 3 3 2 选择毛坯应考虑的因素 4 3 3 3 确定毛坯的制造形式 5 3 4 拟定零件加工的工艺路线 5 3 4 1 定位基准的选择 5 3 4 2 表面加工方法的选择 6 3 4 3 加工顺序的安排 7 3 5 加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定 9 3 5 1 加工余量的拟定 9 3 5 2 加工余量及毛坯尺寸的确定 11 3 5 3 工序尺寸及其公差的确定 12 3 6 加工设备及刀具的选择 12 3 6 1 机床的选择 12 3 6 2 刀具的选择 12 3 7 确定切削用量及工时定额的估算 12 3 7 1 切削用量的确定 12 3 7 2 工时定额的计算 13 3 7 3 切削用量和工时定额的确定 14 3 8 机械加工工艺规程 17 3 8 1 机械加工工艺规程的作用 17 3 8 2 制订机械加工工艺的原则 17 3 8 3 制订机械加工工艺规程原始资料 18 4 专用机床设计部分 19 VII 4 1 概述 19 4 2 机床设计应满足的基本要求 19 4 3 机床设计方法 21 4 4 机床设计步骤 21 4 4 三图一卡的设计 22 4 4 1 被加工零件工序图的设计 22 4 4 2 加工示意图设计 24 4 4 3 组合机床联系尺寸的绘制 26 4 4 4 生产率计算卡 30 4 5 机床对部件设计的要求 32 4 5 1 夹具 32 4 5 2 液压原理 32 4 6 机床的调试与维修 33 4 6 1 机床的调试 33 4 6 2 机床的维修 34 5 结论与展望 35 5 1 结论 35 5 2 不足之处及未来展望 35 致 谢 36 参考文献 37 附 录 38 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 1 1 绪论绪论 1 1 力源空气压缩机有限公司简介力源空气压缩机有限公司简介 无锡力源压缩机有限公司是由无锡市第二压缩机厂改革组建的有限责任公司 是制 造空气压缩机和空气净化设备的专业公司 从20世纪60年代末开始生产微型 小型压缩 机 20世纪80年代末开始批量出口微型压缩机主机 目前已形成大批量出口压缩机主机 的生产能力 成为中国微 小型压缩机主要出口企业之一 该公司主要生产活塞式压缩机和空气净化设备二大类产品 该公司生产的活塞压缩 机品种齐全 质量可靠 可为您提供不同排气量 不同压力的Z V W S L型往复活 塞式微 小型压缩机和中 高压型压缩机 其排气量从0 036 22m3 min 压力从 0 4 10 0MPa的70多种不同规格压缩机品种 产品广泛应用于各个行业 该公司生产的空气净化产品主要包括各型油水分离过滤器 高效除水 除油 除臭 过滤器 高温型冷冻干燥机 无热再生吸附式干燥机 产品广泛适用于为各种类型压缩 机提供压缩空气净化配套 1 2 毕业设计 本设计任务简介 毕业设计 本设计任务简介 本设计应达到的要求 1 对缸体加工工艺 经简化 方案的简要分析比较 2 完成本工序的工序图 加工示意图 机床总图及床身部件图 3 设计说明书一份 要求对机床的总体设计部分详细分析说明 并包括必要的计 算 文字简洁通顺 重要公式数据应注明出处 4 对制造厂家调研 了解其对质量 成本要求 所设计的专机要结合厂方具体生 产条件 5 作为总体设计要求对各部件设计提出恰当的要求 此次毕业设计为空气压缩机 下图所示 其材料为铸铁HT200 加工部位及要求为 铣三斜面 尺寸120 120 表面粗糙度Ra 3 2微米 三斜面成60度角 三斜面与大小 孔中心线的平行度为0 05mm 1 3 对毕业设计 本设计 的要求对毕业设计 本设计 的要求 此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善 能够提高零件的加工精度和加 工效率 能够降低加工成本 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 组合机床简介组合机床简介 2 1 组合机床概述组合机床概述 随着生产的发展和专业化程度的提高 很多行业产品的零件加工批量越来越大 精 度要求也越来越高 因而 通用机床已跟不上生产发展的需要 首先 通用机床加工时 同时参加工作的刀具少 限制了机床生产率的提高 其次 如果工件需要加工多个表面 时 则需要对工件进行多次的定位和夹紧 这就会使零件的加工精度和生产率降低 为了改善通用机床这些不利的加工条件 在生产实践中逐步改进和完善了专用机床 专用机床是相对通用机床而言的 它是为完成工件的某一工序而设计 制造的 所以专 用机床的结构要比通用机床简单 生产率和自动化程度都有所提高 但专用机床也有其 固有的缺点 如设计和制造的周期长 不能适应工件的变化 一旦加工的工件有所变化 就必须重新设计和制造新的与工件相适应的专用机床 所以专用机床成本高 不利于产 品的更新 为了消除上述的两种机床 通用机床与专用机床 的弊病 在生产实践中有发展了 一种新型的加工机床 组合机床 以及由组合机床组成的组合机床自动线 2 2 组合机床的加工范围组合机床的加工范围 组合机床一般可以完成的加工内容有钻孔 扩孔 绞孔 镗孔 攻丝 套丝 车端 面 镗至口 挖沟槽 倒角等 此外 也可以进行一些简单的装配工序 如压套 压堵 头等 还可以实现拉削 磨削 抛光等工序 钻孔 除了应用普通麻花钻头钻孔外 还可以应用复合刀具进行复合加工 如钻孔 倒角 钻孔 倒角 窝 钻孔 扩孔等 在进行深孔钻削时 利用组合机床的分级进给 机构 还可以实现自动循环 在加工中自动地进刀 退刀 再进刀 退刀和排屑 扩孔 与钻孔类似 除扩孔外还可以应用复合刀具进行扩孔 倒角 扩孔 倒角 端面 扩圆锥孔等 铰孔 可以铰圆柱孔或圆锥孔 也可以用滚压工具来滚压孔 镗孔 在镗杆上可以安装多种刀具 完成粗镗 半精镗 半精镗 精镗以及凸台的 端面圆或倒角等 攻丝 套丝 利用攻丝装置 可以攻制内螺纹 在采用活动板牙时 还可以实现外 螺纹的套丝加工 端面 端面的加工方式较为多样化 可以在钻孔 扩孔中利用复合刀具较小的端面 也可使用铣刀来铣削较大的端面 在镗削中可以端面或在镗孔的同时车端面 目前组合机床正在向扩大加工范围的方向发展 今后将逐步扩大到车削 仿形加工 磨削 拉削等 组合机床还能进行某些非切削性的加工 如检查 装配 清洗和零件的 分类及打印等 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 3 3 空气压缩机机械加工工艺规程的制订部分空气压缩机机械加工工艺规程的制订部分 3 1 工艺方案的制定工艺方案的制定 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件 生产规模的大小 工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加 工工艺规程来体现 因此 机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作 为能具 体确切地说明工艺过程 一般将机械加工工艺过程分为工序 安装 工位 工步和走刀 这是设计组合机床最重要的一步 工艺方案制定得正确与否 将决定机床能否达到 体积小 重量轻 结构简单 使用方便 效率高 质量好 的要求 为了使工艺方案 制定的合理 先进 必须从认真的分析被加工的零件 或同类零件 图纸开始 深入现 场全面了解被加工零件的结构特点 加工部位 尺寸精度 表面粗糙度和技术要求 定 位夹紧方式工艺方法和加工过程所采用的刀具 辅具 切屑用量情况及产生率要求高 分析其优缺点 总结设计 制造 使用单位和操作者的丰富的实践经验 以求理论紧密 联系生产实际 从而确定零件在组合机床上完成的工艺 工序 内容及方法 决定刀具 种类 结构型式 数量及切屑用量等 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式 并定出影响机床总体布局和技术性能的 主要部件的结构方案 既要考虑能实现工艺方案 以确保零件的加工精度 技术要求及 生产率 又要考虑机床的操作方便可靠 易于维修 且冷却 排屑情况良好 以上两个步骤是十分重要的 对于同一个零件的加工 可能会有各种不同的工艺方 案和机床配置方案 在最后决定采取哪种方案时 决不能草率 要全面地看问题 综合 分析各方面的情况 进行多种方案对比 从中选择最佳方案 3 2 产品图纸及结构分析 被加工零件的作用 工件和加工部位的主要要求 产品图纸及结构分析 被加工零件的作用 工件和加工部位的主要要求 包括材料 硬度 批量 生产纲领等 包括材料 硬度 批量 生产纲领等 被加工零件为灰铸铁 铸件应符合GB9439 88的规定 热处理 退火 人工时效 所用材料是HT200 指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁 较高强度铸铁 基体 为珠光体 强度 耐磨性 耐热性均较好 减振性也良好 铸造性能较好 需要进行人 工失效处理 工作条件 1 承受较大应力的零件 弯曲应力 29 40MPa 2 摩擦面间的单 位面积压力 0 49MPa 大于10t在磨损下工作的大型铸件压力 1 47Mpa 3 要求 一定的气密性或耐弱腐蚀性介质 铸件不得有毛孔 砂眼 裂纹等缺陷 表面应光滑 轮廓分明 铸件内表面涂防 锈油漆 大孔 小孔有同轴度的要求 端面的表面粗糙度 Ra 3 2微米 孔的表面粗糙度为 Ra 1 6微米 大孔的端面与中心轴线相垂直 距离为 119mm 公差值为 0 05mm 三个斜面与中心轴线相平行 距离为 120 0 1mm 公差值为 0 05mm 三斜面的 无锡太湖学院学士学位论文 4 表面粗糙度为 Ra 3 2微米 见图3 1 要求生产纲领为年产量 3000件 单班制生产 图 3 1 空气压缩机图 3 3 毛坯分析 要求及形式的确定毛坯分析 要求及形式的确定 3 3 1 毛坯的种类的选择毛坯的种类的选择 常见的毛坯种类有 1 铸件 用于形状复杂的零件毛坯 2 锻件 用于强度要求较高 形状比较简单的零件毛坯 3 型材 分热轧与冷拉两种 热轧型材用于一般零件 冷拉型材尺寸较小 精度较 高 主要用于自动机床加工 送料 夹紧可靠 4 焊接件 用于大件毛坯 焊接件毛坯制造简单方便 但变形较大 5 冷冲压件 用于形状复杂的板料零件毛坯 6 其他 有挤压 热轧 粉末冶金件等毛坯 3 3 2 选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素 工艺设计时 毛坯的选择是指确定毛坯的种类以及制造的方法后 确定毛坯的形 状和尺寸 并画出毛坯图 选择毛坯应考虑的因素如下 1 零件的材料及其物理和力学性能 零件的材料是决定毛坯种类及其制造方法的主要因素 想通的材料采用不同的毛 坯制造方法 其力学性能有所不同 一般零件材料选定后 其毛坯种类大体就可确定 如铸铁 青铜材料不能锻造 只能选铸件 重要的钢质零件 为保证较高的强度和硬 度 不论结构形状复杂或简单 均须选用锻件而不用型材 2 零件的结构形状及其外形尺寸 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 5 这是影响毛坯选择的重要因素 对于回转体零件 如阶台轴 各阶台直径相差不 大 可采用型材圆棒料 若直径相差较大 则宜采用锻件 又如 形状复杂和薄壁的 铸件毛坯 不宜采用砂型铸造 尺寸较大的毛坯 不宜采用压铸 模锻 3 生产纲领和批量 它在很大程度上决定了采用某种毛坯制造方法的经济性 当零件生产纲领较大时 应采用精度与生产率都比较高的毛坯制造方法 通过提高毛坯精度使毛坯的形状与尺 寸尽量与成品接近 力求实现少 无切屑加工 在单间小批量生产时 应尽量采用型 材或用型材焊接件代替铸 锻件 4 工厂现场生产条件 确定毛坯必须结合具体生产条件 如现场毛坯制造的实际水平和能力 外协作的 可能性 有条件时 应积极组织专业化生产 统一供应毛坯 并应经过技术经济分和 论证 3 3 3 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 由于铸铁容易成形 切削性能好 价格低廉 且抗振性和耐磨性也较好 因此 一般箱体零件的材料大都采用铸铁 其牌号选用 HT200 由于零件年生产量 3000台 已达到成批生产的水平 通常毛坯的精度较高 毛坯加工余量可适当减少 3 4 拟定零件加工的工艺路线拟定零件加工的工艺路线 零件加工工艺路线的拟定是制定工艺过程总体布局的非常关键的一步 其主要任 务是选择定位基准 选择各个表面的加工方法和加工方案 确定各个表面的加工顺序 以及整个工艺过程中工序数目的多少等 3 4 1 定位基准的选择定位基准的选择 在各加工工序中 被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务 而定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度 因此 在研究和选择 各类工艺基准时 首先应选择定位基准 1 定位基准选择的基本原则 1 应保证定位基准的稳定性和可靠性 以确保工件相互位置表面之间的精度 2 力求与设计基准重合 也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选 择定位基准 以减小因基准不重合而引起的误差 3 应使实现定位基准的夹具结构简单 工件装卸和夹紧方便 2 定位基准的分类 按照工序性质和作用不同 定位基准分为粗基准和精基准两类 在最初的切削工 序中 只能使用毛坯上未经加工的表面来定位 这种定位基准称为粗基准 在以后的 工序中 均采用已加工表面作为定位基准表面 这种定位基准称为精基准 3 粗基准的选择 选择粗基准 应该保证所有加工表面都有足够的加工余量 而且各加工表面对不 加工表面具有一定的位置精度 选择时应遵循下列原则 1 对于不需加工全部表面的零件 应采用始终不加工的表面作为粗基准 这样可 以较好地保证加工表面对不加工表面的相互位置要求 并有可能在一次安装中把大部 无锡太湖学院学士学位论文 6 分表面加工出来 2 选取加工余量要求均匀的表面作为粗基准 在加工时可以保证该表面余量均匀 3 对于所有表面都需要加工的零件 应选择加工余量最小的表面作为粗基准 这 样可以避免加工余量不足而造成废品 4 选择毛坯制造中尺寸和位置可靠 稳定 平整 光洁 面积足够大的表面作为 粗基准 这样可以减小定位误差和使工件装夹可靠稳定 综上述要求 以顶面和低脚作为粗基准定位 4 精基准的选择 除了遵循上述定位基准选择的基本原则外 选择精基准时还必须遵循以下原则 1 基准重合原则 即尽可能选用设计基准作为定位基准 以避免因定位基准与设 计基准不重合而引起的定位误差 2 基准统一原则 即选择同一定位基准来加工尽可能多的表面 以保证各加工表 面的相互位置精度 避免产生因基准变换所引起的误差 3 互为基准原则 对于零件上两个相互位置精度要求较高的表面 采取互相作为 定位基准 反复进行加工的方法来保证达到精度要求 4 自为基准原则 以被加工表面本身作为定位基准进行精加工 光整加工 可以 使加工余量小而且均匀 易于获得较高的加工质量 但被加工表面的相互位置精度应 由前道工序保证 5 基准不重合误差最小条件 当实际生产中不宜选择设计基准作为定位基准时 则应选择因基准不重合而引起的误差最小的表面作定位基准 综上所述 在镗大 小孔和铣小孔端面时 以底脚作为精基准定位 在粗 精铣 三斜面和粗 精镗三斜孔时 以大孔 大孔端面作为精基准定位 3 4 2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 零件各表面加工方法的选择 不但影响加工质量 而且影响生产率和制造成本 加工同一类型的表面 可以有多种不同的加工方法 影响表面加工方法选择的因素有 零件表面的形状 尺寸及其精度和表面粗糙度 以及零件的整体结构 质量 材料性 能和热处理要求等 此外 还应考虑生产量和生产条件的因素 根据上述各种影响因 素 加以综合考虑确定零件表面的加工方案 这种方案必须在保证零件达到图样要求 稳定可靠且生产率较高 加工成本经济合理 选择加工方法一般根据零件的经济精度 和表面粗糙度来考虑 经济精度和表面粗糙度是指在正常生产条件下 某种加工方法在经济效果良好 成本合理 时所能达到的加工精度和表面粗糙度 正常生产条件是 完好的设备 合 格的夹具 刀具 标准技术等级的操作工人 合理的工时定额 选择表面的加工方法应从以下几方面加以考虑 1 首先根据每个加工表面的技术要求 确定加工方法及分几次加工 2 考虑被加工材料的性质 如经淬火的钢制件 精加工必须采用磨削的方法加工 而有色金属制件则采用精车 精铣 精镗 滚压等方法 很少采用磨削进行精加工 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 7 3 根据生产类型 即考虑生产率和经济性等问题 单件小批量生产 一般采用通 用设 备和工艺装备及一般的加工方法 大批量生产 尽可能采用专用的高效率设备 和专用工艺装备 毛坯生产也应采用高效的方法制造 如压铸 模锻 热轧 精密铸 造 粉末冶金等 4 根据本企业 或本车间 的现有设备情况和技术水平 充分利用现有设备 挖掘 企业潜力 最后 选择孔的加工方法为 粗镗 半精镗 精镗 经济精度为 IT7 8 经济 粗糙度值Ra 0 8 1 6 m 端面的加工方法为 粗铣 精铣 经济精度为 IT8 10 经济粗糙度值 Ra 1 6 6 3 m 3 4 3 加工顺序的安排加工顺序的安排 3 4 3 1 加工阶段的划分加工阶段的划分 对于加工精度要求较高 结构和形状较复杂 刚性较差的零件 其切削加工过程 常应划分阶段 一般分为粗加工 半精加工 精加工三个阶段 1 粗加工阶段 切除工件各加工表面的大部分余量 在粗加工阶段 主要问题是 如何提高生产率 2 半精加工阶段 达到一定的准确度要求 完成次要表面的最终加工 并为主要 表面的精加工作好准备 3 精加工阶段 完成各主要表面的最终加工 使零件的加工精度和加工表面质量 达到图样规定的要求 在精加工阶段 主要问题是如何确保零件的质量 3 4 3 2 工序的集中与分散工序的集中与分散 工序集中与工序分散是拟定工艺路线的两个不同的原则 工序集中是指在一道工序中尽可能多地包含加工内容 而使总的工序数目减少 集中到极限时 一道工序就能把工件加工到图样规定的要求 工序分散则相反 整个 工艺过程工序数目增多 使每道工序的加工内容尽可能减少 分散到极限时 一道工 序只包含一个简单工步的内容 1 工序集中的特点 1 减少工序数目 简化了工艺路线 缩短了生产周期 2 减少了机床设备 操作工人和生产面积 3 一次装夹后可加工许多表面 因此 容易保证有关零件表面之间的相互位置精 度 4 有利于采用高生产率的专用设备 组合机床 自动机床和工艺装备 从而大大 提高了劳动生产率 但如在通用机床上采用工序集中方式加工 则由于换刀及试切时 间较多 会降低生产率 5 采用专用机床设备和工艺装备较多 设备费用大 机床和工艺装备调整费时 生产准备工作量大 对调试 维修工人的技术水平要求高 此外 不利于产品的开发 和换代 2 工序分散的特点 1 工序内容单一 可采用比较简单的机床设备和工艺装备 调整容易 无锡太湖学院学士学位论文 8 2 对工人的技术水平要求低 3 生产准备工作量小 变换产品容易 4 机床设备数量多 工人数量多 生产面积大 5 由于工序数目增多 工件在工艺过程中装卸次数多 对保证零件表面之间较高 的相互位置精度不利 综上所述 工序集中与工序分散各有优缺点 在拟定工艺路线时要根据生产规模 零件的结构特点和技术要求 结合工厂 车间的现场生产条件 进行全面综合分析 确定工序集中和分散的程度 在一般情况下 单件 小批量生产都采用工序集中原则 而大批 大量生产既可采用工序集中原则 也可采用工序分散原则 根据目前工艺条 件和今后工艺发展趋势 随着自动 半自动机床 数控机床的使用日益广泛 应多采 用工序集中的原则制定工艺过程和组织生产 3 4 3 3 加工顺序的确定加工顺序的确定 1 机械加工顺序的安排 机械加工工序的顺序 应遵循下述原则安排 1 先粗后精 先进行粗加工 后进行精加工 2 先基面后其他表面 先加工出基准面 再以它为基准加工其他表面 如果基准 面不止一个 则按照逐步提高精度的原则 先确定基准面的转换顺序 然后考虑其他 各表面的加工顺序 3 先主后次 先安排主要表面的加工 后安排次要表面的加工 2 热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中的安排 主要取决于零件的材料和热处理的目的及要求 热处理的目的一般有 提高材料的力学性能 强度 硬度等 改善材料的切削加工性 消除内应力 以及为后继热处理作组织准备等 常用钢 铸铁零件的热处理工序在工 艺路线中的安排如下 1 安排在机械加工前的热处理工序有 退火 正火 人工时效等 2 安排在粗加工以后半精加工以前的热处理工序有 调质 时效 退火等 3 安排在半精加工以后精加工以前的热处理工序有 渗碳 淬火 高频淬火 以 及去应力退火等 4 安排在精加工以后的热处理工序有 氮化 接触电加热淬火 如铸铁机床导轨 等 3 表面处理工序的安排 表面处理在工艺过程中的主要目的和作用是 提高零件的抗蚀能力 提高零件的 耐磨性 增加零件的导电率和作为一些工序的准备工序 除工艺需要的表面处理 如 零件非渗碳表面的保护性镀铜 非氮化表面的保护性镀锡和镀镍等 视工艺要求而定 以外 一般表面处理工序都安排在工艺过程的最后 4 检验工序的安排 检验对保证产品质量有着极为重要的作用 除操作者或检验员在每道工序中进行 自检 抽检外 一般还安排独立的检验工序 检验工序属于机械加工工艺过程中的辅 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 9 助工序 包括中间检验工序 特种检验工序和最终检验工序 1 3 5 加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定 3 5 1 加工余量的拟定加工余量的拟定 加工零件的任一个表面 并达到图纸所规定的精度及表面粗糙度 往往需要经过 多次加工方能完成 而每次加工都需要去除一定量的加工余量 3 5 1 1 加工余量的概念加工余量的概念 加工余量是指在加工的过程中从被加工表面上切除的金属层厚度 加工余量可分 为加工总余量和工序余量两种 工序余量是相邻工序的工序尺寸之差 由于工序尺寸有公差 故实际切除的余量 大小不等 工序余量也是一个变动量 如图3 2所示 本工序的基本余量 z 对于外表面 z a b 对于内表面 z b a 式中a 前工序的基本尺寸 b 本工序的基本尺寸 工序余量有单面余量和双面余量之分 上述表面的余量为非对称的单面余量 对 于回转表面 外圆和孔 来说 则有单面余量 半径上的余量 和双面余量 直径上的余量 两 种 如图3 3所示 直径方向上的基本余量 2z 对于轴 2z da db 对于孔 2z Db Da 式中da Da 前工序轴 孔的基本尺寸 db Db 本工序轴 孔的基本尺寸 图 3 2 工序基本余量 图 3 3 回转表面的工序基本余量 a 外表面加工 b 内表面加工 a 轴加工 b 孔加工 由于毛坯制造和各机械加工工序都存在加工偏差 因此 实际上切除的工序余量 无锡太湖学院学士学位论文 10 是变化的 与基本余量是有出入的 因此 又有最小余量和最大余量之分 对于外表面 工序最小余量为前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差 工序最大余量 为前工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差 即 zmin amin bmax zmax amax bmin 对于内表面 工序最小余量为本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差 工序最大余量 为本工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差 即 zmin bmin amax zmax bmax amin 零件从毛坯成为成品的整个切削过程中 某一表面所切除的金属层总厚度 称为 该表面的总余量 总余量也就是零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差 总余量等 于各工序余量之总和 3 5 1 2 确定加工余量的方法确定加工余量的方法 确定加工余量的方法有分析计算法 查表修正法和经验估算法三种 在此选择查 表修正法 见表 3 1和表3 2 表 3 1 镗削内孔的加工余量及公差 表 3 2 铣平面加工余量及公差 3 5 2 加工余量及毛坯尺寸的确定加工余量及毛坯尺寸的确定 毛坯的外廓尺寸 考虑其加工外廓尺寸为 322 198 280mm 表面粗糙度要求 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 11 RZ为3 2um 按公差等级 7 9级 取7级 加工余量等级取 F级确定 1 底面 顶面 粗铣加工余量 a1 3mm 精铣加工余量 a2 1mm 总加工余量 a 3 1 4mm 箱体毛坯尺寸高 280 4 2 288mm 2 铣大小孔端面 单边加工余量为 3mm 毛坯底座尺寸 328mm 204mm 3 铣三斜面 粗铣加工余量为 3mm 精铣加工余量为 1mm 总加工余 量为4mm 毛坯斜面到孔中心的距离为 125mm 4 孔mm 毛坯铸孔 160mm 总加工余量 036 0 0 175 7 5mm 分三次加工 2 15 2 160175 p a 镗孔 166mm 加工余量 3mm 1p a 镗孔 172mm 加工余量 3mm 2p a 镗孔 175mm 加工余量 1 5mm 3p a 5 孔mm 毛坯铸孔 80mm 总加工余量 5mm 014 0 011 0 90 2 10 2 8090 ap 分两次加工 镗孔 86mm 加工余量 3mm 1p a 镗孔 90mm 加工余量 2mm 2p a 6 孔3 mm 毛坯铸孔 100mm 总加工余量 15 0 0 105 2 5mm 粗镗 104mm 加工余量 2mm 精镗 105mm 加工余量 2 5 2 100105 ap 为0 5mm 图 3 4 毛坯图 无锡太湖学院学士学位论文 12 3 5 3 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 零件的设计尺寸一般都要经过工序加工才能得到 每道工序加工所应保证的尺寸 称为工序尺寸 工序尺寸及偏差应标注在对应的工序卡的工序简图上 它们是零件加工和工序检 验的依据 工序尺寸及偏差标注应符合 入体原则 入体原则 标注指的是内表面的工序尺寸公差取上偏差为零 外表面的工序尺 寸公差取下偏差为零 而毛坯尺寸公差按双向布置上 下偏差 现已 175H7的孔为 例 对于 175H7 Ra 1 6 m 加工工艺路线为 毛坯 粗镗 半精镗 精镗 粗铰 精铰 各工序尺寸及其公差见表3 3 表 3 3 大孔工序尺寸及公差的计算 3 6 加工设备及刀具的选择加工设备及刀具的选择 3 6 1 机床的选择机床的选择 正确选用机床 除了对机床技术性能充分了解外 还应考虑以下几点 1 机床的精度应与要求的加工精度相适应 对于高精度的工件 在缺乏精密设 备时 可通过设备改装 以粗干精 2 机床的主要规格尺寸应与加工工件的外形轮廓尺寸相适应 即小工件应选小 的机床 做到设备合理使用 3 机床的生产率与加工工件的生产类型相适应 单件小批生产一般选择通用设 备 大批量生产宜选高生产率的专用设备 4 机床的选择应结合现场的实际情况 3 6 2 刀具的选择刀具的选择 一般选用标准刀具 刀具选择时主要考虑加工方法 加工表面的尺寸 工件材料 加工精度 表面粗糙度 生产率和经济性等因素 在组合机床上加工时 由于机床按 工序集中原则组织生产 考虑到加工质量和生产率的要求 可采用专用的复合刀具 这样可提高加工精度 生产率和经济效益 3 7 确定切削用量及工时定额的估算确定切削用量及工时定额的估算 3 7 1 切削用量的确定切削用量的确定 切削用量是机械加工的重要参数 切削用量的数值因加工阶段的不同而不同 选 择切削用量主要从保证加工表面的质量 提高生产率 维持刀具耐用度以及机床功率 限制等因素来综合考虑 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 13 切削用量的选择原则是 粗加工时 一般以提高生产率为主 兼顾经济性和加工 成本 半精加工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经济性和 加工成本 粗 精加工时切削用量的选择如下 粗加工时切削用量的选择 首先选取尽可能大的切削用量数值 其 次根据机床动力和刚性等 选取尽可能大的进给速度 进给量 最后根据刀具 耐用度确定主轴转速 切削速度 半精加工和精加工时切削用量的选择 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀 量 其次根据已加工表面的粗糙度要求 选取较小的进给速度 进给量 最后在保 证刀具耐用度的前提下 尽可能选取较高的主轴转速 切削速度 3 7 1 1 主轴转速的确定主轴转速的确定 主轴转速应根据被加工表面的直径和允许的切削速度经计算确定 其中切削速度 可通过计算或查表选取 也可按实践经验确定 主轴转速的计算公式是 S 1000vc d r min 3 5 其中 切削速度 m min vc d 被加工表面直径 mm 在螺纹切削时 主轴转速受螺距 或导程 大小 驱动电机的矩频特性及螺纹插 补运算速度等因素的影响 不同的数控系统 可选择不同的主轴转速 对于大多数数 控车床可按下列公式计算主轴转速 S 1200 P k 3 6 其中 P 螺纹螺距 mm k 保险系数 一般为 80 3 7 1 2 进给速度的确定进给速度的确定 进给速度是指在单位时间内 刀具沿进给方向移动的距离 mm min 在数控车床编程中 较多的用进给量 mm r 进给速度的选择主要根据零件的表 面粗糙度 加工精度要求 刀具及工件材料等因素 参考切削用量手册选取 进给速度的选择原则是 1 在能满足工件的加工质量要求情况下 可选择较高的进给速度 2 当切断 车削深孔及精车时 宜选择较低的进给速度 3 当刀具空行程时 可以选择尽量高的进给速度 4 进给速度还应与主轴转速 背吃刀量相适应 3 7 1 3 背吃刀量的确定背吃刀量的确定 背吃刀量应在机床 工件和刀具刚度允许的情况下根据加工余量确定 加工时 应尽可能取大的背吃刀量 以减少走刀次数 提高生产率 分层切削余量 各次的余 量按递减原则确定 半精加工 余量取 0 5 1 mm 精加工余量取 0 2 0 5 mm 3 7 2 工时定额的计算工时定额的计算 工时定额是指在一定生产条件下 规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的 时间 他是安排生产计划 进行成本核算 考核工人完成任务情况 新建和扩建工厂 无锡太湖学院学士学位论文 14 或车间时确定所需设备和工人数量的主要依据 在机械加工中 为了便于合理地确定工时定额 把完成一个工件的一道工序的时 间称为单件工序时间 T0 包括如下组成部分 基本时间 辅助时间 布置工作地时间 休息和生理需要时间 准备和终结时间 4 3 7 3 切削用量和工时定额的确定切削用量和工时定额的确定 3 7 3 1 粗 精铣三斜面粗 精铣三斜面 粗铣工步 1 加工条件 工件材料 HT200铸件 加工要求 粗铣三斜面 表面粗糙度 Ra 3 2 m 保证尺寸120 0 1 2 计算铣削用量 加工余量为a 3mm 选择刀具 根 据 切削用量简明手册 选择YG643硬质合金刀片 根据查表 切削宽度ae 120mm时 端铣刀直径选择 d 200mm 由于采用标准硬质合金端铣刀 故齿数z 16 铣刀几何形状 假设硬度 HBS 为200 250MPa 故选择主刃偏角 Kr 60 过渡刃Kr 30 副刃偏角 Kr 5 后角 o 8 端铣刀副后角 o 9 刀齿斜角 s 20 端铣刀前角 o 0 选择切削用量 决定铣削深度 由于加工余量不大 故可在一次走刀内切完 ap 则 a 3mm ap 确定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量 根据 切削用量简明手fz 册 当使用YG6 铣床功率为 7 5KW时 XA6132型卧式铣床 0 14 0 24mm z 但因采用不对称端铣 故取 0 20mm z fzfz 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 铣刀刀齿后刀 面最大磨损量为 1 2mm 由于铣刀直径 d 200mm 故刀具寿命 t 240min 决定切削速度和每分钟进给量 切削速度公式为VcVf 113 1 m min 2 0 e 35 0 z 15 0 p 32 0 2 0 afat d396 v 180 r min d v1000 n 根据 切削用量简明手册 选择 190r min 150m min 因此 实际切ncVfc 削速度为 119 38 m min 1000 c c dn v 校验机床功率 由 切削用量简明手册 XA6132型卧式铣床 机床主轴 允许的功率为 7 5 0 75 5 63 KW Pcm 根据 切削用量简明手册 空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计 15 b 174 207MPa ae 120mm 3mm 0 20mm z 150m min 近似apfzVfc 2 90KW 故 因此所选择的切削用量可以采用 即取PccPccPcm 3mm 0 20mm z 150m min 190r min 117 8m min apfzVfcncVc 计算基本工时 f m v L t 式中 L l y l 120mm 根据 切削用量简明手册 不对称要安装铣刀 入切量及超切量 y 60mm 则L l y 120 60 180 mm 故 1 2 min 150 180 v L t f m 辅助时间 0 18tm 0 18 1 2 0 216 min tf 其他时间计算 6 1 2 0 216 0 085 min txtb 故总时间为 T 1 2 0 216 0 085 1 5 min tmtftxtb 精铣工步 1 加工条件 工件材料 HT200铸件 加工要求 精铣三斜面 表面粗糙度 Ra 3 2 m 保证尺寸120 0 1 2 计算铣削用量 加工余量为a 1mm 选择刀具 根 据 切削用量简明手册 选择YG643硬质合金刀片 根据查表 切削宽度ae 120mm时 端铣刀直径选择 d 200mm 由于采用标准硬质合金端铣刀 故齿数z 16 铣刀几何形状 假设硬度 HBS 为200 250MPa 故选择主刃偏角 Kr 60 过渡刃Kr 30 副刃偏角 Kr 5 后角 o 8 端铣刀副后角 o 9 刀齿斜角 s 20 端铣刀前角 o 0 选择切削用量 决定铣削深度 由于加工余量不大 故可在一次走刀内切ap 完 则 a 1mm ap 确定每齿进给量 精铣时 表面粗糙度要达到 Ra 3 2 m 根据 切削用量fz 简明手册 每齿进给量 0 13mm z fz 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 铣刀刀齿后刀 面最大磨损量为 0 5mm 由于铣刀直径 d 200mm 故刀具寿命 t 240min 决定切削速度和每分钟进给量 切削速度公式为VcVf 155 07 m min 2 035 015 0 32 0 2 0 396 ezp afat d v 246 80 r min d v1000 n 无锡太湖学院学士学位论文 16 根据 切削用量简明手册 选择 235r min 190m min 因此 实际切n