831001后托架鏜三杠孔夾具設計【版本2】

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外文翻譯 譯文題目 一種自動化夾具設計方法 原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design 原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789 一種自動化夾具設計方法 塞西爾 美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實驗室（VEEL） 在這片論文里，描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工件，并且當機器正在運行的時候，可以根據刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。幾何推理技術被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術要求、特征。 關鍵詞：夾緊；夾具設計 1. 動機和目標 夾具設計是連接設計與制造間的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實現目標的關鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設計的自動化。 夾具設計方法的研究已成為國內多家科研工作的重點。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛的運用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設計工作者已經報告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設計相關的大量的審查工作。 在第二節(jié)中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點的測定。 2. 夾具設計的整體方法 在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設計方法。通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，可能導致夾具設計的失敗。多數人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設計的定位相契合。不過，整體定位及設計方法不在本文討論范文內。 除了零件的設計（為此夾具設計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入CAD模型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內容應盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點，因此不能移動的定位器。 在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內。在此之前進行定位器/支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關的公差和其他規(guī)范是必要的。根據初步的評估和測定，定位/支撐設計與夾具設計結果的在此基礎上可以同時進行。本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經確定的假設（包括適當的定位和支持測定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。 （1） 夾具設計的輸入 輸入包括對特定產品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。 （2）夾具設計的方法 圖一是自動化夾具設計主要步驟總結圖。對這些步驟概述如下： 第1步：設置配置清單以及相關的[進程_功能]條目。 第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構夾緊一個方向，例如，av應平行于這兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側面夾緊面應該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。 第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。 第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構使用）。 第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。 第六步：該夾具的夾緊面的實際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。 3. 判斷夾具尺寸 在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當的位置。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數據檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設計應力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘的直徑D可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L. 4. 判斷夾緊表面 確定夾具經常出現的相關參數包括了產品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內是否可能有接觸面夾緊面重疊。 夾緊面的確定可以如下所示： 第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠的面，并舍棄所有其他TCF中的面。 第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示： (a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。 (b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。 第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面： 例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。 例2：如果列表中NTCF條目數為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。 例3：如果在列表NTCF項數大于1，確定最大的TCI加緊面再進行步驟4。 例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。 在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節(jié)中描述。 5. 判斷夾緊表面上的夾緊點 確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側面積： 第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負的結果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結果，可以執(zhí)行下列步驟： 1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。 2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現在CF面的零件設計的相交測試。 3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選 面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點的是夾緊配置文件（夾點）。 如果沒有發(fā)現配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復進行PCF和功能相交測試。 : 5.1試驗曲線的交點 輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下： (T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。 (T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。 （T3）重復與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。 (T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復（T1）和（T2）步驟。 如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。 L12型方程的可表示為： F(x,y) =0 (1) L34型方程的可表示為： H(x,y) =0 (2) . 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。 第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。 第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進行第四步。 第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。 第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試。考慮如圖7所示的一部分樣品。將要生產一個盲孔。起初，完成定位設計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。 根據第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應遠離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖8所示。 本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發(fā)生了被加工為基礎的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現問題，夾緊和加工的功能檢測。 6. 總結 在這篇論文中，對在一個夾具設計方法的總體框架內進行了夾具設計方面的討論。 設計定位器，規(guī)范零件設計，和其他相關被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 銑底面 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 粗銑底面 103 1 3 1.22 370 0.18 0.26 0.2 端面銑刀 1 夾具 1 游標卡尺 2 精銑底面 103 1 1.5 1.52 460 0.15 0.33 0.2 端面銑刀 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 粗鏜杠孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 粗鏜直徑25.5的杠孔 69.4 1 2 0.34 300 0.35 0.66 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 2 粗鏜直徑30.2的杠孔 69.4 1 2 0.34 250 0.45 0.62 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 3 粗鏜直徑40的杠孔 69.4 1 2 0.47 250 0.5 0.56 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 半精鏜杠孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 半精鏜直徑25.5的杠孔 68 1 1.2 0.35 300 0.35 0.66 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 2 半精鏜直徑30.2的杠孔 68 1 1.2 0.35 250 0.45 0.62 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 3 半精鏜直徑40的杠孔 68 1 1.2 0.42 250 0.5 0.56 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 精鏜杠孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 精鏜直徑25.5的杠孔 67.4 1 0.8 0.35 300 0.35 0.66 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 2 精鏜直徑30.2的杠孔 67.4 1 0.8 0.35 250 0.45 0.62 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 3 精鏜直徑40的杠孔 67.4 1 0.8 0.42 250 0.5 0.56 0.2 高速鋼刀具 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 鉆孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 鉆孔4-Φ10 142 1 5 1.22 700 0.33 0.26 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 2 擴孔2-Φ13 134 1 1.5 1.52 550 0.9 0.33 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 鉆孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 鉆孔4-Φ10 142 1 5 1.22 700 0.33 0.26 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 2 擴孔2-Φ13 134 1 1.5 1.52 550 0.9 0.33 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 3 锪孔2-Φ20 24 1 3.5 0.31 300 0.12 0.31 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 4 锪孔Φ13 47 1 3 0.34 500 0.13 0.34 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 831001 后托架 831001 工序名稱 鉆孔 工序號 技檢要求 檢驗毛坯尺寸是否有余量是否符合公差 基準面 圓柱面和反面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 HT150 HBS210 1 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 1 鉆孔Φ6 58.9 1 3 1.22 1200 0.26 0.26 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 2 鉆孔M6的螺紋孔 18.5 1 2.6 1.52 1300 0.25 0.33 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 3 對孔M6的螺紋孔攻絲 31 1 2.6 0.31 350 1 0.31 0.2 硬質合金錐柄 麻花鉆頭 1 夾具 1 游標卡尺 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 　 　 機械加工工藝過程卡 產品型號 零（部）件圖號 　 共 1頁 產品名稱 后托架 零（部）件名稱 后托架 第 1 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄造 外形尺寸 每 毛 坯 件 數 1 每臺件數 1 備注 　 工序號 工序 名稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 10 鑄造 鑄造 鑄造 鑄造 20 時效 時效處理，去應力 時效 時效 　 　 30 粗銑 粗銑底面 機加工 銑 銑床 X62W 硬質合金面銑刀﹑游標卡尺、工裝XJ001 　 　 40 精銑 精銑底面 機加工 銑 銑床 X62W 硬質合金面銑刀﹑游標卡尺、工裝XJ001 　 　 50 粗鏜 粗鏜直徑25.5的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 描 圖 60 粗鏜 粗鏜直徑30.2的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 　 70 粗鏜 粗鏜直徑40的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 描 校 80 半精鏜 半精鏜直徑25.5的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 90 半精鏜 半精鏜直徑30.2的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 底圖號 100 半精鏜 半精鏜直徑40的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 　 110 精鏜 精鏜直徑25.5的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 裝訂號 120 精鏜 精鏜直徑30.2的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 　 　 130 精鏜 精鏜直徑40的杠孔 機加工 鏜 臥式鏜床T68 硬質合金鏜刀﹑游標卡尺、工裝 　 140 鉆孔 鉆孔4-Φ10 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 　 　 150 鉆孔 擴孔2-Φ13 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 160 鉆孔 鉆孔4-Φ10 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 170 擴孔 擴孔2-Φ13 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 180 锪孔 锪孔2-Φ20 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 190 锪孔 锪孔Φ13 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 200 鉆孔 鉆孔Φ6 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 210 鉆孔 鉆孔M6的螺紋孔 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 220 鉆孔 對孔M6的螺紋孔攻絲 機加工 鉆 鉆床Z525 錐柄麻花鉆﹑游標卡尺、工裝標卡尺、工裝XJ001 　 　 　 　 　 　 　 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 標記 處數 更改文件號 簽字 日 期 標 記 處 數 更改文件號 寧 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 后托架加工工藝及鏜孔夾具設計 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 I 摘 要 在生產過程中，使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀 態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都 稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的 工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該 工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數和走刀長度，最后計算該工序的基本時 間，輔助時間和工作地服務時間。 關鍵詞 工序，工藝，工步，加工余量，定位方案，夾緊力 II ABSTRACT Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally. Keywords： The process, worker one, worker's step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength 1 目 錄 摘 要 .............................................................I ABSTRACT...........................................................II 目 錄 ............................................................1 第 1 章 緒論 .........................................................3 1.1 機械加工工藝概述 ..............................................3 1.2 機械加工工藝流程 ..............................................3 1.3 夾具概述 ......................................................4 1.4 機床夾具的功能 ................................................4 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 ............................................4 1.5.1 機床夾具的現狀 .............................................5 1.5.2 現代機床夾具的發(fā)展方向 .....................................5 第 2 章 后托架加工工藝 ..............................................3 2.1 后托架的工藝分析 ..............................................3 2.2 后托架的工藝要求及工藝分析 ....................................3 2.3 加工工藝過程 ..................................................4 2.4 確定各表面加工方案 ............................................4 2.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ..........4 2.4.2 平面的加工 ................................................4 2.4.3 孔的加工方案 ...............................................4 2.5 確定定位基準 ..................................................5 2.5.1 粗基準的選擇 ..............................................5 2.5.2 精基準選擇的原則 ..........................................5 2.6 工藝路線的擬訂 ................................................6 2.6.1 工序的合理組合 .............................................6 2.6.2 工序的集中與分散 ..........................................7 2.6.3 加工階段的劃分 ............................................8 2.6.4 加工工藝路線方案的比較 ....................................9 2.7 后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .............11 2.7.1 毛坯的結構工藝要求 .......................................12 2.7.2 后托架的偏差計算 .........................................12 2.8 確定切削用量及基本工時（機動時間） ...........................16 2.8.1 工序 1：粗、精銑底面 ......................................16 2.8.2 工序 2 粗、半精、精鏜 CA6140 側面三杠孔 ...................17 2.8.3 工序 3：鉆頂面四孔 ........................................24 2.8.4 工序 4：鉆側面兩孔 ........................................28 2.9 時間定額計算及生產安排 .......................................30 2.9.1 粗、精銑底面 .............................................30 2.9.2 鏜側面三杠孔 .............................................31 2 2.9.3 鉆頂面四孔 ...............................................32 第 3 章 鏜孔專用夾具設計 ............................................34 3.1 鏜孔夾具設計 .................................................34 3.1.1 研究原始質料 .............................................34 3.1.2 定位基準的選擇 ...........................................34 3.1.3 切削力及夾緊分析計算 .....................................34 3.1.4 誤差分析與計算 ...........................................35 3.2 夾具設計及操作的簡要說明 .....................................36 結 論 .............................................................36 參考文獻 ...........................................................38 致謝 ...............................................................39 3 第 1 章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和 性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法， 直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工 工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包 裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位 置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比 如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗 工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公 差要達到多少。 技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過 程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對 性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程 是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2 機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件 之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī) 定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包 括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝 備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以 提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產 條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及 時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 4 1.3 夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加 工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具 是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的 制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占 有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造 工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破 傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、 復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的 小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計 算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動 化達到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來，現代制造技術與機械制 造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在 不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和 產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(tǒng)中，夾 具都是重要的工藝裝備。 1.4 機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位 基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的 尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的 操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松 動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的 對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并 引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具 （鏜模）也具有導向功能。 1.5 機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展 成為門類齊全的工藝裝備。 5 1.5.1 機床夾具的現狀 國際生產研究協會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占 工件種類總數的 85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代， 以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。 另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約 4 年就要更新 80%左右的專用夾具，而 夾具的實際磨損量僅為 15%左右。特別是近年來，數控機床（NC） 、加工中心 （MC） 、成組技術（GT） 、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提 出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成 本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.5.2 現代機床夾具的發(fā)展方向 現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四 個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密 化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1； 用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為 5μm；精密心軸的同軸度公差 可控制在 1μm 內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可 達 0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生 產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、 具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可 提高 5 倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗） 轉速為 2600r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、 組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產批量、 工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通 用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的 柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構 的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以 減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用 化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通 用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng) 6 造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259— 91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商 品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 3 第 2 章 后托架加工工藝 2.1 后托架的工藝分析 后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是 ，所以都要求精加6.1Ra 工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾 何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配 質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 2.2 后托架的工藝要求及工藝分析 锪 平 圖 1.1 后托架零件圖 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 后托架的技術要求： 其加工有三組加工。底面、側面三孔、頂面的四個孔、以及左視圖上的兩 個孔。 4 ⑴．以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是 ，平面度公差要求是 0.03。6.1?Ra ⑵．另一組加工是側面的三孔，分別為 ， ， ，其表03.52?02.025.4? 面粗糙度要求 要求的精度等級分別是 ， ， 。6.1?a8?IT7I?IT ⑶．以頂面為住加工面的四個孔，分別是以 和 為一組的階梯1? 空，這組孔的表面粗糙度要求是 ， ，以及以 和 的階50Rz3.6a32?10? 梯孔，其中 是裝配鉸孔，其中 孔的表面粗糙度要求是 ，102??2?5Rz ， 是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是 。3.6?Ra .6?a ⑷．后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因為生產率很高，所以可以免去每次 造型。 單邊余量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積m3~1 較小。因為后托架的重量只有 3.05kg,而年產量是 5000 件，由[7]《機械加工 工藝手冊》表 2.1-3 可知是中批量生產。 2.3 加工工藝過程 由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說， 保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于后托架來說， 加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間 的相互關系。 由上面的一些技術條件分析得知：CA6140 后托架的尺寸精度，形狀機關度 以及位置機精度要求都很高，就給加工帶來了困難，必須重視。 2.4 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞 動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計后托架 的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了 從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度 要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 4 2.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵．根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件 小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加 工，在 小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削 加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而 有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷．要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法 和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前 面準備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 2.4.2 平面的加工 由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.1-12 可以確定，底面的加工方案 為底平面：粗銑——精銑（ ） ，粗糙度為 6.3~0.8，一般不淬硬的平97IT? 面，精銑的粗糙度可以較小。 2.4.3 孔的加工方案 ⑴．由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.1-11 確定，以為孔的表面粗 糙度為 1.6，則選側孔（ ， ， ）的加工順序為：粗鏜——03.52?02.025.4? 精鏜。 ⑵．而頂面的四個孔采取的加工方法分別是： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔的加工方50Rz 法， 的孔選擇的加工方法是鉆，因為 的孔和 是一組階梯132?? 2??13?? 5 孔，所以可以在已經鉆了 的孔基礎上再锪孔鉆锪到 ，而另一組132??20?? 和 也是一組階梯的孔，不同的是 的孔是錐孔，起表面粗糙132??012 度的要求是 ，所以全加工的方法是鉆——擴——鉸。6.?Ra 2.5 確定定位基準 2.5.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴．粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加 工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應 選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均 勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌 面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工 床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少 的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的 加工余量。 ⑷．應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定 位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時 需經初加工。 ⑸．粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。 多次使用難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證后托架在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從后托架零件圖分析可知，選擇 側面三孔作為后托架加工粗基準。 2.5.2 精基準選擇的原則 ⑴．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免 定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 6 ⑵．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保 證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾 具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作 為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多 書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準 反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基 準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工 表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外， 像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證后托架在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從后托架零件圖分析可知，它的 底平面與側面三孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平 面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則 可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面， 因為是非加工表面，所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 2.6 工藝路線的擬訂 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。后托架的加工 的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平 面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 2.6.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設 備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： ⑴．工序分散原則 7 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的 機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不 高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 ⑵．工序集中原則 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人 數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證 這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床， 以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費 事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%—1.1%c??908 蘇打及 0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證 零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 2.6.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 ⑴．工序集中的特點 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和 生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些 表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以 提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事， 生產準備工作量大。 ⑵．工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的 機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不 高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 8 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具 體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突 出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量， 從而可取的良好的經濟效果。 2.6.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴．粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條 件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷， 予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提 高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生 的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11~IT12。粗糙度為 Ra80~100μm。 ⑵．半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9~IT10。表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑶．精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工 精度．精加工的加工精度一般為 IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑷．光整加工階段 9 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精 度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為 IT5~IT6, 表面粗糙度為 Ra1.25~0.32μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階 段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就 要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 2.6.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產 可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 1.1 加工工藝路線方案比較表 方案Ⅰ 方案Ⅱ工序號 工序內容 定位基準 工序內容 定位基準 010 粗銑底平面 A側面和外圓 粗、精銑底平 面 A側面和外圓 020 精銑底平 粗 側面和外圓 粗鏜孔： 40? 、 2.35底面和側面 040 鉆、擴孔： 40? 、 2.35.底面和側面 半精鏜孔： 、40?2.3、 5.底面和側面 050 粗鉸孔： 、40?. 、 5.2底面和側面 精鏜孔： 、40?2.3、 5.底面和側面 10 060 精鉸孔： 、40?2.3 、 5.側面和兩孔 粗銑油槽 底面和側面 070 粗銑油槽 底面和側面 鉆： 、10?3底面和側面 080 锪鉆孔： 42?底面和側面 擴孔 底面和側面 090 鉆： 、103底面和側面 精鉸錐孔： 10?底面和側面 110 擴孔 ?底面和側面 锪鉆孔： 、 13? 底面和側面 120 精鉸錐孔： 10?底面和側面 去毛刺 130 锪鉆孔： 、 13? 底面和側面 鉆： 、6M?底面和孔 5.2 140 鉆： 、6M底面和孔 5.2攻螺紋 6底面和孔 5.2? 150 攻螺紋 底面和孔 .?锪平面 160 锪平面 倒角去毛刺 160 倒角去毛刺 檢驗 170 檢驗 加工工藝路線方案的論證： 11 ⑴．方案Ⅱ在 120 工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而 且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。 ⑵．方案Ⅱ在 010 工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序 的主要定位面之一，為提高定位精度。 ⑶．方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 表 1.2 加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內容 說 明 010 鑄造 金屬型鑄造 鑄件毛坯尺寸： 長： 寬： 高：m2060 孔： 、 、75.1?2.36 020 清砂 除去澆冒口，鋒邊及型砂 030 熱處理 退火 石墨化退火，來消除鑄鐵表層 和壁厚較薄的部位可能出現的 白口組織（有大量的滲碳體出 現） ，以便于切削加工 040 檢驗 檢驗毛坯 050 銑 粗銑、精銑底平面 A工件用專用夾具裝夾；立式銑 床 )52(KX 060 粗鏜 粗鏜鏜孔： ， ，03.52?02.025.4?工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（ ）68T 070 銑 粗銑油槽 080 半精鏜 半精鏜鏜孔： ， ，03.02.025. 工件用專用夾具裝夾；立式銑 鏜床（ ） 090 精鏜 精鏜鏜孔： ， ，03.52?02.025.4?工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（ ）68T 100 鉆 將孔 、 、1? 鉆到直徑0md0?工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 )3025(Z 12 110 擴孔鉆 將 擴孔到要求尺寸132?? 120 锪孔鉆 锪孔 、 到要求尺20 寸 130 鉸 精鉸錐孔 1?? 140 鉗 去毛刺 150 鉆 鉆孔 、6M 160 攻絲 攻螺紋 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆 床 )3025(Z 170 鉗 倒角去毛刺 180 檢驗 190 入庫 清洗，涂防銹油 2.7 后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是 HT150，硬度 HB 為 150-200， 生產類型為中批量生產，采用鑄造毛坯。 2.7.1 毛坯的結構工藝要求 ⑴．CA6140 車床后托架為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： ①、鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。 ②、鑄造圓角要適當，不得有尖角。 ③、鑄件結構要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯 子、并便于起模。 ④、加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 ⑤、鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。 毛坯形狀、尺寸確定的要求 ⑵．設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ②、工藝基準以設計基準相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 13 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 2.7.2 后托架的偏差計算 ⑴．底平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余糧的計算，計算底平面與孔（ ， ， ）03.52?02.025.4? 的中心線的尺寸為 。根據工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工07.35? 步余量如下： 粗銑：由參考文獻[5]《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2-23。其余量值規(guī) 定為 ，現取 。表 3.2-27 粗銑平面時厚度偏差取 。m4.3~720.3 m28.0? 精銑：由參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-59，其余量值規(guī)定為 。5.1 鑄造毛坯的基本尺寸為 ，又根據參考文獻[7]《機械加工390.135?? 工藝手冊》表 2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸 公差為 。m1. 毛坯的名義尺寸為： 390.135?? 毛坯最小尺寸為： m48.9? 毛坯最大尺寸為： . 粗銑后最大尺寸為： 36015?? 粗銑后最小尺寸為： m72.8.? 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側面三孔（ ， ，03.52?02. ）的中心線的尺寸為 。025.4?07.35? ⑵．正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-59 和參考文獻[15]《互換性 14 與技術測量》表 1-8，可以查得： 孔 ：03.52? 粗鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12?ITumRa15?m21.0 半精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0.2m084. 精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7?I ua6.1?021. 孔 02.3? 粗鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12ITmR5m. 半精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0?ua.2?m084. 精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7I 6.1021. 孔 025.? 粗鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12?ITumRa5?m5. 半精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0.210 精鏜的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7I 612. 根據工序要求，側面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成， 各工序余量如下： 粗鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為03.52? ；m 孔，參照[7] 《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為02. ； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值5.04? 為 。2 半精鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為03. ；m.1 孔，參照[7] 《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為02.? ； 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量.025.4 15 值為 。m2.1 精鏜： 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為03.5? ；8.0 孔，參照[7] 《機械加工工藝手冊 》表 2.3-48,其余量值為02. ；m. 孔，參照[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為025.4? 。8.0 鑄件毛坯的基本尺寸分別為： 孔毛坯基本尺寸為 ： ；03.52??m5.218.025.?? 孔毛坯基本尺寸為 ： ；1.8? 630 孔毛坯基本尺寸為 ： 。035. 3.14 根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差分別為： 。、、 m9.0.9.0 孔毛坯名義尺寸為 ： ；03.52??521825.?? 毛坯最大尺寸為 ： ；.4.1? 毛坯最小尺寸為 ： ；0 粗鏜工序尺寸為 ：?21.05 半精鏜工序尺寸為 ： 84.07 精鏜后尺寸是 ，已達到零件圖尺寸要求021. 025.? 孔毛坯名義尺寸為 ： ；02.3??m.268..3?? 毛坯最大尺寸為 ： ；5.4.026? 毛坯最小尺寸為 ： ；7 粗鏜工序尺寸為 ： ；?21.08 半精鏜工序尺寸為 ： 4.09 16 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 ：?02.3 孔毛坯名義尺寸為 ： ；025.4??m68.2140?? 毛坯最大尺寸為 ： ；5..36? 毛坯最小尺寸為 ： ； 粗鏜工序尺寸為 ：?25.08 半精鏜工序尺寸為 ： 1.039 精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 025.4? ⑶．頂面兩組孔 和 ，以及另外一組 的錐孔和12??21?132?? 毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為 ，表面粗糙度要求為 。參1IT50Rz 照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.3-47，表 2.3-48。確定工序尺寸及加 工余量為： 第一組： 和132??20 加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪 鉆孔： 擴孔： （Z 為單邊余量）13?m32? 锪孔： （Z 為單邊余量）207 第二組： 的錐孔和?1?? 加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸 鉆孔： 10? 锪孔： （Z 為單邊余量）3m42? 鉸孔： 17 2.8 確定切削用量及基本工時（機動時間） 2.8.1 工序 1：粗、精銑底面 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX52 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數VCWr418mD63?6?Z ⑴．粗銑 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊 》表 2.4-Zaf/18.0?V 81，取 sV2 機床主軸轉速 ：n ， 式min/97.3614.30210rdn???? in/370r? （1.1） 實際銑削速度 ： 式V? snd/2.1601374.0???? （1.2） 進給量 ： 式f smZnaff /./378.? （1.3） 工作臺每分進給量 ： mf in/6.39/6.sVf ? ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a0? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml7 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~1((5.021????aDl 98.24603. ? 取 ml21 18 刀具切出長度 ：取2lm? 走刀次數為 1 機動時間 ： 式jt min26.0.3957621???mjfl （1.5） ⑵．精銑： 銑削深度 ：pa5.1? 每齒進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊 》表 2.4-Zmaf/15.0?V 81，取 sV 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ， min/96.45631.010rd???? in/460r? 實際銑削速度 ，由式（1.2）有：V? smdV/52.113.0???? 進給量 ，由式（1.3）有：f Znaff /9.60/465.?? 工作臺每分進給量 ： mf in/9msf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll7 刀具切入長度 ：精銑時1Dl631? 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1。 機動時間 ，由式（1.5）有：2jt min3.041267212 ????mjflt 本工序機動時間 in59.03.6.021??jjjtt 2.8.2 工序 2 粗、半精、精鏜 CA6140 側面三杠孔 機床：臥式鏜床 68T 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT 19 ⑴．粗鏜 孔03.52?? 切削深度 ： ，毛坯孔徑 。pam?md5.210? 進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長f 度取 ，切削深度為 。因此確定進給量 。202rf/3. 切削速度 ：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-66 取Vmin/1/35.0s? 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n ，取i/06.5.214.310 rd???? min/30r? 實際切削速度 ，由式（1.2）有：V? sndV/34.0615.24.0???? 工作臺每分鐘進給量 ： 式mf in/35.f??? （1.7） 被切削層長度 ：l60 刀具切入長度 ： 式1 mtgtgkarp 4.5230)~2(?????? （1.6） 刀具切出長度 ： 取2lm53l2 行程次數 ：i1? 機動時間 ，由式（1.5）有：jt min6.0154.6021?????mjflt ⑵．粗鏜 孔m02.3?? 切削深度 ： ，毛坯孔徑pa?d2.60? 進給量 ：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長f 度取 ，切削深度為 。因此確定進給量 。m20m2rmf/45. 切削速度 ：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V 20 min/21/35.0sV? 機床主軸轉速 ，由式（1.1）有：n min/26.5.14.30rdV???? 取 mi/250rn