【文章內(nèi)容簡介】 。32 致謝 33 3 第 1 章 緒論 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(zhì)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(jù)。 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(zhì)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(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)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(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內(nèi)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(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 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(chǎn)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(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)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(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)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。 4 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(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)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。 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(xiàn)代生產(chǎn)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(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)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。 “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(xiàn)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(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 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(xiàn)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， 5 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(diào)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。 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(chǎn)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。 機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品 種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的 85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q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(chǎn)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(shù)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(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)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(chǎn)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(jié)構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達177。 ；用于精密車削的 6 高精度三爪卡盤，其定心精度為 5μ m；精密心軸的同軸度公差可控制在 1μ m 內(nèi)；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 ～ m。 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(chǎn)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(zhuǎn)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(diào)整、拼裝 、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a(chǎn)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(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，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(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)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(jié)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)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(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 7 第 2 章 加工工藝規(guī)程設計 零件的分析 題目給出的零件是齒輪油泵泵體。齒輪油泵泵體的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動機正確安裝。因此齒輪油泵泵體零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運 動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 零件的工藝分析 由齒輪油泵泵體零件圖可知。齒輪油泵泵體是一個齒輪油泵泵體零件，它的外表面上有平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （ 1）以前面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：頂面的銑削加工； HXM 686 ?? 的螺孔加工其中頂面有表面粗糙度要求為 mRa ? ， （ 2）以 mm40? 、 mm40? 的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：前后端面；孔。 （ 3）以底面為主要加工平面的加工面。 齒輪油泵泵體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 由以上分析可知。該齒輪油泵泵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，對于齒輪油泵泵體來說，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。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生 產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 孔和平面的加工順序 齒輪油泵泵體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工齒輪油泵泵體上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。齒輪油泵泵體的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。 8 齒輪油泵泵體零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，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孔系加工精度。 孔系加工方案選擇 齒輪油泵泵體孔系加工方案，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(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據(jù)齒輪油泵泵體零件圖所示的齒輪油泵泵體的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （ 1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產(chǎn)中，齒輪油泵泵體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿 通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （ 2）用坐標法鏜孔 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應這種要求，而坐標 法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將齒輪油泵泵體孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 齒輪油泵泵體加工定位基準的選擇 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （ 1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （ 2）保證裝入齒輪油泵泵體的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以齒輪油泵泵體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也 就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工 9 主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 精基準的選擇 從保證齒輪油泵泵體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證齒輪油泵泵體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從齒輪油泵泵體零件圖分析可知，它的頂平面與各 主要支承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。至于前后端面，雖然它是齒輪油泵泵體的裝配基準，但因為它與齒輪油泵泵體的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 齒輪油泵泵體加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。齒輪油泵泵體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。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到齒輪油泵泵體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于齒輪油泵泵體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝 方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 c??9080 的含 %— %蘇打及 %— %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(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 mg200 。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將齒輪油泵泵體加工工藝路線確定如下 ： 工藝路線一： 3. 銑底面 10 3. 鉆 2XΦ 1 2XΦ 22 孔 ，半精鏜直徑 40 孔 40 孔 8. 鉆前面各孔并攻絲 9. 鉆前面各孔Φ 13 40 孔 11 精鏜直徑 40 孔 12 車 外螺紋，車退刀槽 3X1，鉆鉸孔φ 1811 1鉆 2 側(cè)面的螺紋孔 M15X2, φ 6 1去各部分銳邊毛刺 1清洗入庫 工藝路線二： 3. 銑底面 ，半精鏜直徑 40 孔 徑 40 孔 8. 鉆前面各孔并攻絲 9. 鉆前面各孔Φ 13 40 孔 11 精鏜直徑 40 孔 12 車 外螺紋，車退刀槽 3X1，鉆鉸孔φ 1811 1鉆 2 側(cè)面的螺紋孔 M15X2, φ 6 3. 鉆 2XΦ 1 2XΦ 22 孔 1去各部分銳邊毛刺 1清洗入庫 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 11 方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合 卡片。綜合選擇方案一： 工藝路線一： 3. 銑底面 3. 鉆 2XΦ 1 2XΦ 22 孔 ，半精鏜直徑 40 孔 40 孔 8. 鉆前面各孔并攻絲 9. 鉆前面各孔Φ 13 40 孔 11 精鏜直徑 40 孔 12 車 外螺紋，車退刀槽 3X1，鉆鉸孔φ 1811 1鉆 2 側(cè)面的螺紋孔 M15X2, φ 6 1去各部分銳邊毛刺 1清洗入庫 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “齒輪油泵泵體”零件材料采用灰鑄鐵制造。 材料為 HT200，硬度 HB為 170— 241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 （ 1）頂面的加工余量。 根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工