【文章內(nèi)容簡介】 坯加工余量和公差的大小，直接影響機(jī)械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產(chǎn)品的制造成本。所以現(xiàn)代機(jī)械制造的發(fā)展趨勢之一，便是通過毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求做到少，無切削加工。 考慮到毛坯制造，機(jī)械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響，下面從機(jī)械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸。 在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后，繪制了油缸后蓋毛坯圖（見附錄），作為毛坯生產(chǎn)單位的產(chǎn)品圖樣。毛坯 圖在零件圖的基礎(chǔ)上繪制，在相應(yīng)的加工表面上加上毛坯余量。考慮到具體制造條件，制定了鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜度）和圓角；分型面和分模面的位置等，還包括鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、工藝余量、工藝基準(zhǔn)及其他有關(guān)技術(shù)要求。 毛坯加工余量和公差的大小，與毛坯的制造方法有關(guān)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)工藝手冊確定如下： （ 1）鑄件尺寸公差 由于是大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用砂型機(jī)器造型，由表查得，鑄件尺寸公差等級為 Ⅱ 級。 （ 2）鑄件機(jī)械加工余量 查有關(guān)資料確定各表面的鑄件機(jī)械加工余量 。 例如鏜孔φ 75，由油缸后蓋圖零件圖可知， 此孔的粗糙度要求為 ，由下表可知，若想達(dá)到此粗糙度，需要進(jìn)行粗?jǐn)U和精擴(kuò)，粗?jǐn)U需要加工余量為 12mm，精擴(kuò)需要加工余量為 ，所以加工余量定為 。 表 21 模具常用加工方法的加工余量、加工精度、表面粗糙度 制造方法 本道工序經(jīng)濟(jì)加工余量 （單面） /mm 經(jīng)濟(jì)加工精 度 表面粗糙度 Ra/μ m 銑削 靠模銑 1～ 3 ～ 粗銑 1～ IT10～ 11 ～ 精銑 IT7～ 9 ～ 仿形雕刻 1～ 3 ～ 車削 靠模車 ～ 1 ～ 成形車 ～ 1 ～ 粗車 1 IT11～ 12 ～ 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 6 半精車 IT8～ 10 ～ 精車 IT6～ 7 ～ 精細(xì)車、金剛車 IT5～ 6 ～ 鉆 — IT11～ 14 ～ 擴(kuò) 粗?jǐn)U 1～ 2 IT12 ～ 細(xì)擴(kuò) ～ IT9～ 10 ～ 鏜削 粗鏜 1 IT11～ 12 ～ 半精鏜 IT8～ 10 ～ 高速鏜 ～ IT8 ～ 精鏜 ～ IT6～ 7 ～ 精細(xì)鏜、金剛鏜 ～ IT6 ～ 磨削 粗磨 ～ IT7～ 8 ～ 半精磨 ～ IT7 ～ 精磨 ～ IT6～ 7 ～ 注：經(jīng)濟(jì)加工余量是指本道工序的比較合理、經(jīng)濟(jì)的加工余量。本道工序加工余量要視加工基本尺寸、工件材料、熱處理 狀況、前道工序的加工結(jié)果等具體情況而定。 根據(jù)同樣的原理，可得到油箱后蓋連接蓋零件毛坯圖 。 圖 The fuel tank of the rear cover blank map 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 7 毛坯 工件綜合圖 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸 精度 及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)己確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 擬定機(jī)械加工工藝路線，這是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心。其中主要包括： （ 1） 選擇定位基準(zhǔn) 正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。 （ 2） 確定各個(gè)加工表面的加工方案 確定工件各加工表面的加工方案是擬定工藝路線的重要問題。主要依據(jù)零件各加工表面的技術(shù)要求來確定，同時(shí)還要綜合 考慮到生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)和加工表面的尺寸、工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況、工件材質(zhì)和毛坯情況等。 在明確了各主要加工表面的技術(shù)要求后， 即可據(jù)此選擇能保證該要求的最終加工方法，然后確定前面一系列準(zhǔn)備工序的加工方法和順序，再選定各次要表面的加工方法。 （ 3） 劃分加工階段，安排加工順序 對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗精加工分開進(jìn)行。 當(dāng)零件的精度要求比較高時(shí)，若將加工面從毛坯開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個(gè)工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求或浪費(fèi)人力、物力資源。這是因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削層厚，切削熱 量大，無法消除因熱變形帶來的加工誤差，也無法消除因粗加工留在工件表層的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的加工誤差。后續(xù)加工容易把已加工好的加工面 劃傷， 不利于 合理地使用設(shè)備。把精密機(jī)床用于粗加工，使精密機(jī)床過早地喪失精度， 不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 8 的 缺陷。若在最后一個(gè)表面時(shí)才發(fā)現(xiàn)毛坯有缺陷，則前面的加工就浪費(fèi)了， 不利于合理地使用技術(shù)工人。高技術(shù)工人完成粗加工任務(wù)是人力資源的一種浪費(fèi)。 一般將高精度零件的工藝過程劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工等幾個(gè)階段。安排加工順序，應(yīng)包括切削加工、熱處理工序，以及檢驗(yàn)、表面純利、去 毛刺等輔助工序的安排。機(jī)械加工順序安排一般應(yīng)：先粗后精、先面后孔、先主后次、基面先行，熱處理按段穿插，檢驗(yàn)按需安排。 （ 4）確定工藝集中和分散傾向 安排完加工順序之后，就可將各加工表面的每一次加工，按不同的加工階段和先后的順序組合成若干個(gè)工序。組合時(shí)可采用工序分散或工序集中的原則。 工序集中和分散各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、技術(shù)要求、現(xiàn)場的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品的發(fā)展情況來綜合考慮。從發(fā)展角度來看，當(dāng)前一直宜按工序集中原則來考慮。一般情況下，單件、小批量生產(chǎn)多遵循工序集中的原則，大批、大量生產(chǎn)則為工序集中與工序分散 兩者兼有。但從今后的發(fā)展看隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的普及，工序集中程度將日益增加。 工藝路線方案一 工序 I：對零件進(jìn)行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度?？蓪⑦@個(gè)工序分為三個(gè)工步：車端面、切槽、車外圓。 工序 II：緊接著鉆零件右上的孔，同樣的這個(gè)工序也可分成三個(gè)工步。按照機(jī)械加工的順序，先進(jìn)行粗?jǐn)U，而后進(jìn)行精擴(kuò)。 工序 III： 鉆 Φ 斜孔， 由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿 足要求。 工序 IV：銑零件左端的端面。 工序 V：接著鉆 4M16 孔，為了保證粗糙度，這個(gè)工序也要分 二個(gè)工步完成。首先 用Φ 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，不用Φ 16 的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ 16 的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工序 VI：該工序是鉆 4M18 的孔，該工序可分為兩個(gè)工步。同上個(gè)工序一樣，首先也要用Φ 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，留有一定的加工余量，而后用Φ 18 的絲錐進(jìn)行攻絲。 工序 VII： 該序是 合裝油缸后蓋及其連接蓋 在鉗工臺上進(jìn)行，然后放到銑床上銑 Φ 75 兩端面。 工序 VIII： 由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小。故可以用鏜孔加工。根據(jù)機(jī)械加工的原則，先粗后精。先用Φ 75 的鏜刀進(jìn)行粗鏜，再進(jìn)行精鏜。 工藝路線方案二 工序 I：鉆零件右上的孔，這個(gè)工序也可分成三個(gè)工步。按照機(jī)械加工的順序，應(yīng)先粗后精，故先鉆Φ 的小孔。而Φ 26的孔精度要求比較高，所以要選用擴(kuò)孔，先進(jìn)行粗?jǐn)U，而后進(jìn)行精擴(kuò)。由于是第一步加工的工藝，即說明把該加工的孔作為定位基準(zhǔn)。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 9 工序 II：對零件進(jìn)行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度。在這里，可將這個(gè)工序分為三個(gè)工步：車端面、切槽、車外圓。這里也要遵循從簡單到復(fù)雜的加工原則。 工序 III：該工序是鉆 4M18 的孔，由圖可知，該工序可分為兩個(gè)工步。首先也要用Φ 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，這樣做是為了給后面的加工留有一定的加工余量。 再用Φ 18 的絲錐進(jìn)行攻絲，可以達(dá)到精度要求。 工序 IV：鉆 4M16 孔，為了保證粗糙度，這個(gè)工序也要分三個(gè)工步完成。首先，銑零件左端的端面。接著用Φ 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，不用Φ 16 的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ 16 的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工藝 V：由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿足要求。而該工序中是鉆斜孔，要確保尺寸要求和加工方便，這里需要設(shè)計(jì)專用的夾具。 工藝 VI：由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小， 故可以用鏜孔加工。根據(jù)機(jī)械加工的原則，先粗后精。先用Φ 75 的鏜刀進(jìn)行粗鏜，再進(jìn)行精鏜。 工藝方案的比較與分析 工藝路線一的加工路線是：車外圓及端面 — 鉆孔 — 鉆斜孔 — 鉆 4M16 孔 — 鉆 4M18 孔 —銑 Φ 75 兩端面 — 鏜Φ 75孔。 工藝路線二的加工路線是：鉆零件右上的孔 — 車外圓及端面 — 鉆 4M18 孔 — 鉆 4M16 孔— 鉆斜孔 — 鏜Φ 75孔。 從工藝路線方案二大致看來還是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 主要表現(xiàn)在孔及其端面加工要求上，不滿足機(jī)械加工工藝的基本原則，即是先面后孔的原則。而且把先加工的 孔作為定位基準(zhǔn)，肯定不能保證后面工藝的尺寸和精度要求。綜合比較以上兩方案，可以看出工藝路線一更為合理和切合實(shí)際加工要求。 最后確定工藝路線一中各個(gè)工序所采用的設(shè)備，其中包括機(jī)床的選定、夾具、刀具和量具的選擇。 機(jī)床的選擇和工藝裝備的選擇 選擇機(jī)床設(shè)備的原則是： 〈 1〉機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與被加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。 〈 2〉機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。 〈 3〉機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類 型相適應(yīng)。 〈 4〉機(jī)床的選擇應(yīng)適應(yīng)工廠現(xiàn)有的設(shè)備條件。 如果需要改裝或設(shè)計(jì)專用機(jī)床，則應(yīng)提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，闡明與加工工序內(nèi)容有關(guān)的參數(shù)、生產(chǎn)率要求，保證零件的條件以及機(jī)床總體布置形式等。 根據(jù)以上原則，參考機(jī)械加工工藝手冊， 本設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇的機(jī)床型號和主要參數(shù)如下 ： 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 10 表 Lathe machine models 名稱 型號 工作精度 圓度 圓柱度 平面度 粗糙度 臥式車床 CA6140 表 床型號 Milling Machine Tool Model 名稱 型號 工作精度 臥式升降臺銑床 X63 工作臺最大行程 平行度 平面度 工作臺B 工作面L 縱向 橫向 垂直 垂直度 400 1600 900 315 390 粗糙度 表 Drilling Machine Model 機(jī)床名稱 型號 最大鉆孔直徑 主軸轉(zhuǎn)速 主軸行程 搖臂鉆床 Z340 級數(shù) 范圍 315 40 16 252021 選擇工藝裝備，即是確定各工序所用的刀具、夾具、量具和輔助工具等。夾具的選擇要與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，單件小批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用工具，如各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺等，為提高生產(chǎn)率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。生產(chǎn)可采用高效的液壓氣動等專用工具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度要求相適應(yīng)。由于各個(gè)工序中都要用到夾具，這里不一一介紹。而刀具的選擇主要取決于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 11 機(jī)床的性能、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。選擇時(shí)主要確 定刀具的材料、型號、主要切削參數(shù)等。 在生產(chǎn)中，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用高效復(fù)合刀具和其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格和精度應(yīng)符合零件的加工要求。 根據(jù)刀具的選擇原則，該設(shè)計(jì)中要用到的刀具如下： 工序一中分三個(gè)工步，分別是車端面、切槽、車外圓。由于是同一工序，故選用的機(jī)床不變。選用的刀具對應(yīng)的是端面車刀、切槽刀、外圓車刀。 工序二是鉆孔，該工序也分三個(gè)工步，分別是鉆Φ 、粗?jǐn)UΦ 26孔、精擴(kuò)Φ 26孔，根據(jù)以上的原則，選擇的刀具為Φ 、Φ 26 擴(kuò)孔刀。 工序三是鉆斜孔，由于該孔的精度不是很 高，所以只要用Φ 的鉆刀直接鉆孔即可滿足精度要求。 工序四是銑零件左端面。 工序五 是鉆 4M16 的孔，同樣該工序也分 二 個(gè)工步，分別是、鉆 4M16 孔、攻螺紋 4M16，這里需要注意的是鉆孔時(shí)不能鉆 M16 的孔，要給后面的攻絲留有一定的余量，選用的刀具分別為端面銑刀、Φ 鉆刀、Φ 16 的絲錐。 工序六 是鉆 4M18的孔，同工序 五 一樣，不過本工序沒上個(gè)工序精度那么高，還要鉆 4M18孔和攻螺紋 4M18 兩個(gè)工步。這里選用的刀具是Φ 的鉆刀和Φ 18的絲錐。 工序七是 該序是合裝油缸后蓋及其連接 蓋在鉗工臺上進(jìn)行，然后放到銑床上銑Φ 75 兩端面。 工序 八 是工藝中的最后一道工序，既是鏜Φ 75 的孔。本工序也要分兩個(gè)工步，分別是粗鏜Φ 75 的孔和精鏜Φ 75的孔，鏜床上用的刀具較多，如單刃鏜刀、微調(diào)鏜刀和浮動鏜刀。為了消除鏜孔時(shí)徑向力對鏜桿的影響，可采用浮動鏜刀。工作時(shí)刀塊在切削力的作用下保持平衡位置，可減少鏜刀快安裝誤差及鏜桿徑向跳動所引起的加工誤差，故這里選用Φ 75 的浮動鏜刀。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 12 各主要工序的技術(shù)要求和作用 表 工藝過程 Process 工序 工步 工序內(nèi)容 機(jī)床 夾具 刀具 量具 10 1 車端面 普通車床 C6140 專用頂 尖 端面車刀 游標(biāo)卡尺 2 切槽 普通車床 C6140 專用頂 尖 切槽刀 專用卡規(guī) 3 車外圓 普通車床 C6140 專用頂 尖 外圓車刀 20 1 鉆φ 孔 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 鉆刀 2 粗?jǐn)Uφ 26 孔 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 26 擴(kuò)孔刀 專用量規(guī) 3 精擴(kuò)φ 26 孔 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 26 擴(kuò)孔刀 游標(biāo)卡尺 30 1 鉆斜孔 搖臂鉆床 Z525 專用頂 尖 φ 鉆刀 游標(biāo)卡尺 40 1 銑 端面 萬能銑床 X62 專用頂 尖 端面銑刀 50 1 鉆 4M16 孔 立式 鉆床 Z525 鉆孔夾 具 φ 鉆刀 游標(biāo)卡尺 2 攻螺紋 4M16 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 16 絲錐 60 1 鉆 4M18 孔 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 鉆刀 游標(biāo)卡尺 2 攻螺紋 4M18 搖臂鉆床 Z340 鉆孔夾 具 φ 18 絲錐 70 1 合裝油缸后蓋及其連 接蓋 2 銑φ 75 孔兩端面 萬能銑床 X62 專用夾 具 端面銑刀 80 1 粗鏜φ 75 孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾 具 鏜孔刀 2 精鏜φ 75 孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾 具 鏜孔刀 專用量規(guī) 工序一中端面上的小槽主要是用來裝密封圈用的，起到密封的作用，故在切槽時(shí)要求這里的精度特別高；Φ 的斜孔是用做出油口，用于循環(huán)油的，所以這里沒有太多的精度要求，只要符合基本尺寸要求即可；而擴(kuò)Φ 26 的孔及Φ 110 的端面是作為工藝用孔和定位基準(zhǔn)的，在加工時(shí)，應(yīng)不但要滿足尺寸要求，同時(shí)也要滿足公差的要求。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到后面天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 13 的加工精度和尺寸，從而保證零件是否滿足最終的精度。鏜Φ 75 的孔是油缸安裝孔，從圖中可知，該油缸是擺動油缸。鉆 4M16 的孔 和 4M18 的是起連接作用的，通過鉸鏈把油缸后蓋和油缸后蓋連接蓋連接起來，取緊固和連接的作用。 綜合以上所選擇的機(jī)床、夾具、刀具和量具等工藝裝備，制訂的工藝規(guī)程過程卡片如上表所示。 確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差 油缸后蓋零件材料為 HT200，硬度 HB170— 241，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。采用在砂型鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工發(fā)面的機(jī)械加工余量、尺寸如下： 端面和外圓表面 ( mm110? ) 考慮其加工長度為 14mm，表面為自由尺寸公差 ，表面粗糙度要求為 ，要求粗加工和精加工，此時(shí)直徑余量 1mm 已能基本滿足加工要求。 鉆 4M16 孔 毛坯為實(shí)心，不種出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于 IT7IT8 之間，參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊表 152,確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ 二次鉆孔：Φ 16mm Φ 75mm 孔端面表面 (1)毛坯余量 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊查得： 不平度； Rz=240181。m、缺陷層 :T缺=250181。m 空間偏差： m?? 1700?毛 模鍛毛坯公差； T