C6150車床主軸箱箱體加工工藝及工裝夾具設計【粗銑箱體A端面】【說明書+CAD】

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編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 主軸箱箱體工藝及工裝設計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 　　　0923058 　　　　 學生姓名： 顧天慶 指導教師： 　 韓邦華 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5月25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 主軸箱箱體工藝及工裝設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械92 學 號： 0923058 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、 題目及專題 1、 題目 主軸箱箱體工藝及工裝設計 2、 專題 二、 課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機械有限公司。該課題主要是為了培養(yǎng)學生開發(fā)、設計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，要求學生能夠結合常規(guī)機床與零件加工工藝，針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、機床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學的機械三維造型、機械理論設計與方法、機械加工工藝及裝備等知識，對高效、快速夾緊裝置進行改進設計，從而實現(xiàn)金屬加工機床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設計專用夾具裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應盡可能多的采用標準件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設計生產(chǎn)成本。 三、 本設計（論文或其他）應達到的要求 ① 該部件工作時，能運轉(zhuǎn)正常； ② 熟悉有關標準、規(guī)格、手冊和資料的應用； ③ 擬定零件的機械加工工藝方案，并進行多方案對比分析，進行優(yōu)化設計； ④ 對現(xiàn)代加工機床所需的快速夾緊系統(tǒng)具有初步分析能力和改進設計的能力； ⑤ 理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力深化和提高； ⑥ 設計繪制零件工作圖若干； ⑦編制設計說明書1份。 四、 接受任務學生： 機械92 班 姓名 顧天慶 五、 開始及完成日期： 自2012 年 11月12 日 至2013 年 5月25 日 六、 設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 [科學組組長] 簽名 系主任 簽名 2013 年5月25 日 I 摘 要 本文是對箱體零件三維造型及零件的機械加工工藝路線進行設計，并按照加工工序的要求進行了夾具設計。三維造型主要表達了零件的造型過程，并可根據(jù)零件三維圖樣自動生成零件的數(shù)控加工程序。 主軸箱作為箱體類零件，其主要加工表面是平面及孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本較高，零件的加工精度要求也較高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應限的自由度數(shù)，進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 關鍵詞 主軸箱；加工工藝；工序；專用夾具 Abstract This article is to the body parts 3 d modelling and parts machining process route design, and according to the requirements of machining process for fixture design. 3 d modelling mainly expressed the moulding process of the parts, and can according to the parts 3 d drawings of nc machining program automatically generate parts. The main spindle box, a box body parts, the main processing surface is flat and hole. Its processing route, long processing time, processing cost is higher, the machining precision of parts request also is higher. According to the machining process requirement, follow the principle of surface hole after first, and will be in the plane of the hole and processing into rough machining and finish machining stage to ensure the machining accuracy. Crude benchmark, the benchmark choice on bottom as the bottom with two hole as a benchmark, to determine the processing technology and processing required in the various process parameters. In parts of fixture design, mainly according to the parts processing process requirements, the analysis should limit the freedom degree, and according to the surface features of parts positioning element selected, then analysis the selected components can limit should be the limit of degrees of freedom. Determine the positioning components also need to select after clamping device, the structure of special fixture is determined in the end. Key words spindle box; Processing technology; Process; Special fixture. III 主軸箱箱體工藝工裝設計 目錄 摘 要 III Abstract IV 目錄 V 1 緒論 1 1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3本課題應達到的要求 2 2 零件的造型 3 3 零件的分析 6 3.1零件的作用 6 3.2 零件的工藝分析 7 3.2.1零件圖樣分析 7 3.2.2 工藝分析 8 4 工藝規(guī)程設計 10 4.1 確定毛坯的制造形式 10 4.2 定位基準的選擇 11 4.2.1 粗基準的選擇 11 4.2.2 精基準的選擇 12 4.3 擬定工藝路線 13 4.3.1 劃分加工階段 13 4.3.2 安排加工順序 13 4.3.3 擬定加工工藝路線 14 4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 16 4.5 確定切削用量及工時定額 18 5 專用夾具設計 33 5.1 問題的指出 33 5.1.1 機床夾具的作用 33 5.1.2 銑床夾具的主要類型及結構形式 33 5.1.3 機床夾具的組成 34 5.2 夾具設計 34 5.2.1夾具體設計 34 5.2.2 定位基準的選擇 34 5.2.3 定位方案和元件設計 34 5.2.4 定位誤差的計算 35 5.2.5 銑削切削力計算 35 5.2.6 夾緊機構的設計 36 5.2.7 對刀裝置 37 6 結論與展望 38 6.1結論 38 6.2不足之處及未來展望 38 設計小結 39 致謝 40 參考文獻 41 V 1 緒論 1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，合理的機械加工工藝過程是企業(yè)進行生產(chǎn)準備、計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 合理的機械加工工藝文件不僅能提高一個企業(yè)的技術革新能力，而且可以較大程度地提高企業(yè)的利潤，因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時常重要。機械加工工藝文件的合理性也會受到企業(yè)各方面因素的制約，比如企業(yè)的生產(chǎn)設備、工人的技術水平及夾具的設計水平等，其中較為重要的是夾具的生產(chǎn)和設計。夾具是機械加工系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具的設計都是十分重要的。好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結合企業(yè)的生產(chǎn)實際來進行零件加工工藝文件的編制，而且還要根據(jù)零件的加工要求和先進的加工機床來設計先進高效的夾具。 該課題主要是為了培養(yǎng)我們開發(fā)、設計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，要求我們能夠結合常規(guī)機床與零件加工工藝，針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、機床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學的機械三維造型、機械理論設計與方法、機械加工工藝及裝備等知識，對高效、快速夾緊裝置進行改進設計，從而實現(xiàn)金屬加工機床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 就我個人而言，通過這次畢業(yè)設計隊自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學習深度的一個檢驗。從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，并希望通過畢業(yè)設計能養(yǎng)成一種嚴謹、務實、求真、奮進的工作態(tài)度，不僅是對生活的一種感悟，而且為參加工作打下一個良好的基礎。因而具有十分重要的意義。 1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構的行程進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。 1.3本課題應達到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應的設計數(shù)據(jù)、閱讀相關資料相結合，首先通過對零件的三維造型，對零件的基本結構及作用有個大致的了解，在此基礎上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析零件的加工工藝，確定零件各加工表面的加工方法，進而形成零件的機械加工工藝路線。并能根據(jù)零件的加工工序要求，分析零件的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關數(shù)據(jù)，結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個零件的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理，來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設計出一套適合于實際的零件加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設計。 2 零件的造型 根據(jù)C6150車床主軸箱箱體的零件圖，進行箱體零件的形體分析，進而分析零件的作圖步驟，先選取左視圖為第一造型平面確定平面坐標系，布圖（畫各圖基準線），繪制主體結構。 利用二維編輯命令繪制特征圖，并利用面域命令將其生成封閉圖形。 線框的生成，根據(jù)零件圖的大小，運用畫線及平移生成圖示距離的外形輪廓，選中剪切功能鍵，將多余的線條裁掉，如圖2.1 所示。 圖2.1 線框圖 圖2.2 面域圖 面域的生成，選中外圍的封閉區(qū)間，然后做面域，如圖2.2 所示。 實體的生成，選中繪制好的面域，然后做拉伸，拉伸的長度為650mm，如圖2.3 所示。 圖2.3 底板的拉伸 其他各面板的生成。 此過程僅例舉部分圖樣生成過程，使用拉伸命令分別拉伸各特征面域創(chuàng)建個部分的三維實體，包括拉伸、繪制連接板、軸孔、圓角等，并且運用差集繪制出孔。 圖2.4 前后板的拉伸 圖2.5 左箱殼的拉伸 前后板的生成，同上底板繪制步驟相同，分別做線框、面域，然后拉伸出規(guī)定的長度，如圖2.3 所示。 左箱殼的生成，隱藏上半部分繪圖時的圖層，然后繪制左箱殼的外形圖。做成面域，最后在進行拉伸功能形成實體，如圖2.5 所示。 選中圓面做拉伸，依次選中側面的各圓面分別做拉伸，拉伸高度為60mm。做差集，點擊差集按鈕先選中外圍的實體模型，然后右擊，再選中各圓柱模型右擊即可差集，如圖2.6 所示。 圖2.6 實體模型做差集 圖2.7 各部分的移動 零件各部分拼接（使用命令：移動、對齊、USC）。 殼體的移動，將做好的不同部位在同一個圖層里打開，運用對象捕捉功能鍵，將相對位置不確定的各部分移動到正確的位置，以便于進行拼接與組合，如圖2.7 所示。 做并集，在確保上步各部分已經(jīng)移動到準確的位置并對齊之后，點擊并集按鈕先選一部分實體模型，再選中另一部分實體模型右擊即可并集，如圖2.8 所示。 圖2.8 實體模型做并集 整體編輯，箱體成型（使用命令：并集、差集、圓角）。 同上，運用拉伸、移動和差集做箱體的最后一部分右箱殼，然后將右箱殼移動到相應的位置，打開各實體圖層，運用并集將所有部分形成一個整體，并且進行倒圓角等處理，如圖2.9 所示。 圖2.9 箱體成形 3 零件的分析 3.1零件的作用 題目所給定的零件是C6150車床主軸箱箱體（如圖3.1 所示及圖3.2 所示），其主要作用是：箱體類零件是機器或部件的基礎零件，C6150車床主軸箱箱體是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。同時它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因而主軸箱是C6150車床主傳動系中的關鍵零件。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。 圖3.1 零件圖 3.2 零件的工藝分析 3.2.1零件圖樣分析 在編制零件機械加工工藝規(guī)程之前，首先應研究零件的工作圖樣和產(chǎn)品裝備圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該零件在產(chǎn)品中的位置和作用；了解并研究各項技術條件制定的依據(jù)，找出其主要技術要求和技術關鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當?shù)拇胧┘右员ＷC。 圖3.2 零件展開圖 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 1）該零件為機床主軸箱，主要加工部位為平面和孔系，其結構復雜，精度要求又高，加工時應注意選擇定位基準及夾緊力。 2）箱體上B面平面度公差為0.02mm。 3）箱體上A面與D面的垂直度公差為0.02/100mm 4）箱體上C面與D面的垂直度公差為0.05/300mm 5）箱體上D面與W面的垂直度公差為0.02mm。 6）1軸軸孔的軸線對基準K、C的圓跳動公差分別為0.03/300mm 7）D軸軸孔的軸線對基準 C的平行度公差為0.03/300mm；對基準H的平行度公差為0.03/500mm. 8）Ⅲ鈾軸孔的軸線對基準C的平行度公差為0.03/300mm；對基準V的平行度公差為0.03/200mm。 9）Ⅳ軸軸孔內(nèi)表面對基準H的平行度公差為0.03/300mm；Ⅳ軸各軸孔表面對基準C的同軸度公差為φ0.006nm。 10）Ⅳ軸各軸孔的圓度公差均為0.005mm;每孔內(nèi)表面相對側母線的平行度公差為0.01mm。 11）Ⅳ軸軸孔的軸線對基準D的平行度公差為0.03/650mm。 12）Ⅳ軸軸孔的軸線對基準 W的平行度公差為0.03/650mm。 13）V軸軸孔的軸線對基準Q、N的平行度公差均為0.02/200mm。 14）Ⅵ軸軸孔的軸線對基準N的平行度公差為0.02/200mm。 15）材料HT200。 16）鑄件人工時效處理。 3.2.2 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個： 一是審查零件的結構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制定出合理的工藝規(guī)程。 1）鑄件必須進行時效處理，以消除應力。有條件時應在露天存放一年以上再加工。 2）為了保證加工精度應使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準，集中在D面和W面上。 3）鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。對直徑較小的孔、應采用鉆、擴、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工其他孔的方法。 4）為提高孔的加工精度，應將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。 5）鑄造時一般φ50mm以下孔不鑄出。 6）孔的尺寸精度檢驗，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進行測量。軸內(nèi)孔之間距離的測量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。 7）同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。 8）各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應通過檢驗心軸進行測量。 C6150車床主軸箱箱體作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置精度，因此，加工此箱體的主要任務是保證各孔系間的相互位置精度。在此箱體的加工中保證各孔正確位置是靠T68坐標鏜床手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量，單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、專用鏜模進行加工，批量較大時，應采用專用鏜模進行加工。 根據(jù)C6150車床主軸箱箱體零件圖可知，其主要加工面是進行導軌面的加工、表面加工、孔加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設計加工零件所需要的專用夾具是為了提高勞動效率、降低成本。 4 工藝規(guī)程設計 4.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，而且也與零件的機械加工工藝和質(zhì)量密切相關。故正確選擇毛坯具有重大的技術經(jīng)濟意義。 毛坯選擇時，應全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機械性能要求； 2）零件的結構形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術的可能性。 長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT200~400，當載荷較大時，采用HT300~540高強鑄鐵。 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結構件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結構有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。 毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應力，對毛坯應進行人工實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。 圖4.1 毛坯圖 該零件為箱體類，且外型尺寸較大，材料為HT200，零件的形狀較復雜，因此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯（如圖4.1 所示）（適用于形狀復雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）。采用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻《機械制造工藝簡明手冊》確定各表面加工余量。 毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應力，應使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應安排時效或退火工序。 該主軸箱的材料是HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結構復雜，所以毛坯采用鑄件。為了提高箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時效處理以消除內(nèi)應力。 4.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。定位基準選擇正確、合理，可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，使生產(chǎn)無法進行。 主軸箱定位基準的選擇，直接關系到箱體上各個平面與平面之間、孔與平面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先要遵守“基準統(tǒng)一”和“基準重合”的原則，同時必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設備、特別是夾具的選用等因素。 該箱體的結構復雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。 4.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則： ①重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。 ②不加工表面原則? 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。 ③余量最小原則? 如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 ④使用一次原則? 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產(chǎn)生較大的誤差。 ⑤平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實現(xiàn)以主軸孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時，由于毛坯精度高，可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準，往往會造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進行第一道的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾正后孔的余量應足夠，但不應定均勻。 該主軸箱箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時，由于毛坯精度低，所以以劃線找正法安裝。劃線時先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準找出其他需加工平面的位置。加工該箱體時，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為粗基準。 4.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應考慮以下原則： 1) 基準重合原則? 即選用設計基準作為定位基準，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。 2) 基準統(tǒng)一原則? 應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。 3) 自為基準原則? 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。 4) 互為基準原則? 5) 便于裝夾原則 所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。 為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。小批生產(chǎn)時一般采用基準重合原則，即以裝配基準作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時常采用基準統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免由于基準變換而帶來的累積誤差。 該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D面、W面為精基準。 4.3 擬定工藝路線 4.3.1 劃分加工階段 零件的技術要求較高時，零件在進行加工時都應劃分加工階段，按工序性質(zhì)不同，可劃分如下幾個階段： ①粗加工階段 此階段的主要任務是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形狀和尺寸接近與成品，所能達到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 ②半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度并留有一定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等），為精加工做好準備。 ③精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比較高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 ④光整加工階段 此階段主要針對要進一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6級以上）的表面。一般不用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該C6150車床主軸箱箱體的加工劃分為3個階段：粗加工階段（粗銑各個平面、孔端面及各主軸孔粗鏜）、半精加工階段（半精鏜各主軸孔，完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔）。 4.3.2 安排加工順序 復雜工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這些工序安排在一個合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結出一些指導性的原則，先述如下。 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設計基準面、主要工作面、裝配基面等）應先加工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工之前進行加工。 3）先面后孔原則 對于箱體類、支架類、機體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，故應先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠的平面作為定位基準面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。 4）先基準后其他 作為精基準的表面要首先加工出來。 該箱體的加工和裝配大多以平面為基準，按照加工順序安排的原則，采用先面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基準，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔時鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對刀和調(diào)整也較為方便。加工孔系時應遵循先主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。 根據(jù)各面各孔的精度要求，加工順序如下： A、B、C平面的加工：查《零件制造工藝與裝備》表3-9平面加工方法可知，通過粗銑—精銑的加工順序可以滿足要求；D、F、W平面通過粗刨—精刨—粗磨—精磨的加工順序可以滿足要求；E平面通過粗刨—精刨的加工順序可以滿足要求。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各主軸孔的加工：查《機械制造工藝與裝備》表3-8可知，通過粗鏜—半精鏜—精鏜的加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過鉆—擴—鉸的加工順序可以滿足要求。 4.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點：應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。還要考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出C6150車床主軸箱箱體的加工工藝路線。 初擬C6150車床主軸箱箱體加工工藝路線方案一如表4-1所示。 表4-1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 定位基準 10 鑄造 20 清砂 30 人工時效處理 40 涂紅色防銹底漆 50 1）按圖樣外形尺寸及主軸孔位置劃出Ⅳ軸軸孔中心線 2）劃出B、D、W、F各面加工線及找正 3）根據(jù)軸承檔位置劃出A、C面加工線及找正線 60 以F面定位安裝，找正中心線，粗、精銑頂面B F面 70 以B面定位安裝，找正中心線，粗刨，半精刨D、W、F、E面，各面留余量0.5~0.8mm B面 80 以B面定位安裝，W面找正，粗精磨D、W面，至圖樣尺寸 B面 90 以D面、W面定位安裝，粗精銑A、C面至圖樣尺寸 D、W面 100 以D面、W面為基準，劃線樣板劃出A面各孔加工線，及其他面上孔的加工線 D、W面 110 以D面和W面定位裝夾，按軸孔加工線找正，粗鏜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各軸孔，留加工余量5~8mm D、W面 120 以D面、W面、C面定位裝夾，半精鏜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各軸孔，留加工余量1.5~2mm，鉆、擴、鉸其余各孔 D、W、C面 130 以D面、W面、C面定位裝夾，精鏜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各孔至圖樣尺寸 D、W、C面 140 以D面、W面和A面定位裝夾，鉆、擴、鉸C面各孔，并鉆攻全部光孔和螺紋孔 D、W、A面 150 粗、精磨F面 160 去毛刺 170 檢驗 180 入庫 初步擬定的箱體加工工藝路線方案二如表4-2所示。 表4-2 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 定位基準 10 鑄造 20 清砂 30 人工時效處理 40 涂紅色防銹底漆 50 1）按圖樣外形尺寸及主軸孔位置劃出Ⅳ軸軸孔中心線 2）劃出B、D、W、F各面加工線及找正 3）根據(jù)軸承檔位置劃出A、C面加工線及找正線 60 以F面定位安裝，找正中心線，粗、精銑頂面B F面 70 以B面定位安裝，找正中心線，粗刨，半精刨D、W、F、E面，各面留余量0.5~0.8mm B面 80 以B面定位安裝，W面找正，粗精磨D、W面，至圖樣尺寸 B面 90 以D面、W面定位安裝，粗精銑A、C面至圖樣尺寸 D面、W面 100 以D面、W面為基準，劃線樣板劃出A面各孔加工線，及其他面上孔的加工線 D面、W面 110 以D面、W面、C面定位裝夾，粗鏜、半精鏜、精鏜Ⅰ軸孔 D面、W面 120 以D面、W面、C面定位裝夾，粗鏜、半精鏜、精鏜Ⅱ軸孔 D面、W面、C面 130 以D面、W面、C面定位裝夾，粗鏜、半精鏜、精鏜Ⅲ軸孔 D面、W面、C面 140 以D面、W面、C面定位裝夾，粗鏜、半精鏜、精鏜Ⅳ軸孔 D面、W面、C面 150 以D面、W面、C面定位裝夾，鉆、擴、鉸其余各孔 D面、W面、C面 160 以D面、W面和A面定位裝夾，鉆、擴、鉸C面各孔，并鉆攻全部光孔和螺紋孔 D面、W面、A面 170 精、精磨F面 180 去毛刺 190 檢驗 200 入庫 對箱體零件的加工工藝方案進行比較與分析，以達到優(yōu)化設計。 上述兩個加工工藝方案的特點在于：方案二是把四個軸孔分開加工，在加工過程中粗鏜、半精鏜、精鏜是在同一道工序里，不符合機械加工順序中粗精分開的加工原則；而方案一在鏜孔時，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，滿足了粗精分開的原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工精度。而且四個是孔同時進行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動強度。 考慮到機械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，方案一與方案二相比，其優(yōu)越性在于把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度和各自的尺寸精度，保證箱體零件的技術要求。所以，方案一比較優(yōu)越，確定其為此零件的加工工藝路線。 4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 主軸箱體的材料是HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結構復雜，所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸如下： ①頂面B 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得頂面B長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z2 =2.5mm 粗加工余量：Z1 =5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ②兩側面A、C 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得兩側面A、C長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z2 =2.5mm 粗加工余量：Z1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ③平面D、平面W 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4鑄件機械加工余量，可得平面D、W長度方向的單邊加工余量如下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm ④內(nèi)孔Φ120H7（A面Ⅰ軸孔） 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù)余量得到工序尺寸與毛坯尺寸，如表4-3所示。 表4-3 工序尺寸及公差表 mm 工序名稱 工序雙面余量Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 精鏜 0.2 120 IT7 120H7 半精鏜 1.8 120-0.2=119.8 IT9 109.8H9 粗鏜 3 119.8-1.8=118 IT11 118H11 鑄造（毛坯） 5 118-3=115 2 1152 ⑤內(nèi)孔Φ42J6（A面Ⅱ軸孔） 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù)余量得到工序尺寸與毛坯尺寸，如下表4-4所示。 表4-4 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名稱 工序雙面余量Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 浮動鏜 0.08 42 IT6 42J6 精鏜 0.22 42-0.08=41.92 IT7 41.92J7 半精鏜 1.7 41.92-0.22=41.7 IT9 41.7J9 粗鏜 2 41.7-1.7=40 IT11 40J11 鑄造（毛坯） 4 40-2=38 2 382 ⑥內(nèi)孔Φ140J6（A面Ⅳ軸孔） 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-10，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù)余量得到工序尺寸與毛坯尺寸，如下表4-5所示。 表4-5 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名稱 工序雙面余量Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 浮動鏜 0.1 140 IT6 140J6 精鏜 0.2 140-0.1=139.9 IT7 139.9J7 半精鏜 1.7 139.9-0.2=139.7 IT9 139.7J9 粗鏜 3 139.7-1.7=138 IT11 138J11 鑄造（毛坯） 5 138-3=135 2 1352 ⑦內(nèi)孔Φ25H7（A面Ⅸ軸孔） 由于內(nèi)孔直徑較小，查《機械制造工藝設計簡明手冊》可知毛坯上不預留孔，為實心件。內(nèi)孔直徑尺寸精度要求為IT7，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù)余量得到工序尺寸，如下表4-6所示。 表4-6 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名稱 工序雙面 余量Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 精鉸 0.06 25 IT7 25H7 粗鉸 0.14 25-0.06=24.94 IT8 24.94H8 擴 1.8 24.94-0.14=24.8 IT10 24.8H10 鉆 23 24.8-1.8=23 IT12 23H12 ⑧內(nèi)孔Φ35H7 (C面Ⅷ軸孔） 由于內(nèi)孔直徑較小，查《機械制造工藝設計簡明手冊》可知毛坯上不預留孔，為實心件。內(nèi)孔直徑尺寸精度要求為IT7，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根據(jù)余量得到工序尺寸，如下表4-7所示。 表4-7 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名稱 工序雙面余量Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 精鉸 0.07 35 IT7 35H7 粗鉸 0.18 35-0.07=34.93 IT8 34.934H8 擴 1.75 34.93-0.18=34.75 IT10 34.75H10 鉆 33 24.8-1.75=33 IT12 33H12 4.5 確定切削用量及工時定額 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進行工藝計算，還請諒解。 工序號60 粗、精銑頂面B （1）粗銑頂面B 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.4-75，取，銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-34，取。 機床主軸轉(zhuǎn)速： （4-1） 式中： V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式4-1機床主軸轉(zhuǎn)速n： 按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為。 所以實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 銑削寬度：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.4-81可以查得： （2）精銑底面B 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30-31，取 銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-31，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（4-1）有： 按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為。 所以實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 粗銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間 銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序70粗精銑左右端的側面（D、W、F、E）： （1）粗銑左右端的側面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.4-75， 。 取銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-34，取。 由式4-1得機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為。 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 銑削寬度：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.4-81， 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： （4-2） 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 （2）精銑左右端側平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 查《機械加工工藝師手冊》表30-34選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30—31，取 銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30—31，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（4-1）有： 按照《機械加工工藝師手冊》表3.1-74可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為。 實際銑削速度： 進給量，由式（2.3）有： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》：=249/(37.5×3)=2.21min。 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑寬度為20mm的下平臺 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表2.5-45可查得銑削的輔助時間 粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時： t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min 工序90（粗銑A面）切削用量及基本時間的確定 本工序為粗銑。已知加工材料為HT200鑄鐵，鑄件；機床為X6120型萬能升降臺銑床，工件裝在專用夾具中。 刀具：YG8硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《機械