【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，與支架連接的兩螺紋孔尺寸 M15 — 6H 以及與該螺紋孔有位置精度要求的兩孔端面 (如圖 b)。另外，由于鑄造精度較高，并且為了降低生產(chǎn)成本，提高效率，在滿足零件要求的前提下，零件加工盡量采用一次加工切削得到。 (a) 8 (b) 圖 21 零件圖 毛坯類型的確定 技術(shù)要求： (1)未注公差按 IT13 級(jí)執(zhí)行； (2)未注鑄造圓角 R2— R3； (3)鑄件不允許有氣孔、疏松等缺陷； (4)石墨球化不差于三級(jí)； (5)鑄件經(jīng)人工時(shí)效處理，硬度： HB160— 210 毛坯的種類及其質(zhì)量對(duì)機(jī)械加工有著密切的關(guān)系，提高毛坯質(zhì)量，減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，可大大提高材料的利用率，降低機(jī)械加工成本。根據(jù)工件的技術(shù)要求，經(jīng)過分析，確定采用精密鑄造的方法得到毛坯，完全可以達(dá)到零件的要求。 9 確定生產(chǎn)類型、加工設(shè)備及工藝裝備 本產(chǎn)品屬于輕型零件，按輕型零件的生產(chǎn)類型劃分為：?jiǎn)渭a(chǎn)（ 100 件）、小批量（ 100500 件）、 中批（ 5005000 件）、大批（ 500050000 件）、大量生產(chǎn)為（ 50000件），而本產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)為每 8 小時(shí) 400 件，而且每天三班倒，依其此計(jì)算，零件的年生產(chǎn)能力為 43800050000 件，所以屬大量生產(chǎn)。 本產(chǎn)品產(chǎn)量很大，應(yīng)廣泛地使用高效機(jī)床，先進(jìn)的設(shè)備。如加工中心，多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床等等?，F(xiàn)在，隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，汽車生產(chǎn)當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床的使用量，越來越多。使用數(shù)控機(jī)床以及加工中心來加工汽車零件，不但占地面積小，精度保證也很好；而且適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的能力強(qiáng)，柔性好。依據(jù)廠家現(xiàn)階段的設(shè)備條件及 客戶的要求，本課題當(dāng)中將盡量采用數(shù)控機(jī)床。 [11] 由于零件的工藝性較好，并且生產(chǎn)批量較大，工廠的現(xiàn)代化設(shè)備較完善，鑒于產(chǎn)量的要求，為了降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，達(dá)到工件精度，可廣泛使用專用夾具、專用刀具及量具。 基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)保證加工面的位置精度，確定零件加工順序具有決定性影響，同時(shí)也影響到工序數(shù)量、夾具結(jié)構(gòu)等問題。 [12]因此，必須根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，認(rèn)真分析思考。 粗基準(zhǔn)的選擇 考慮到設(shè)計(jì)上要求保證加工表面與不加工表面之間的位置要求和合理分配各加工表面的余量，同時(shí)為后續(xù)工 序提供精基準(zhǔn)，并結(jié)合粗基準(zhǔn)選擇所遵循的原則。 [13]零件的生產(chǎn)批量大、形位精度高，應(yīng)在一次裝夾中完成多道工序的加工，這樣可以保證零件有較高的精度，誤差只取決于定位與機(jī)床精度。分析零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及位置要求，本零件上有很多不加工表面，應(yīng)以其中與加工表面相互位置精度較高的表面作為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠方便，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則以及精基準(zhǔn)選擇的原則，選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，可以直接保證設(shè)計(jì)精度，避免基準(zhǔn)不重合誤差。 本章小結(jié) 對(duì)零件工藝進(jìn)行分 析，從零件的結(jié)構(gòu)到毛坯 到最后 確定生產(chǎn)的類型， 對(duì) 粗基準(zhǔn)考慮設(shè)計(jì)要保證加工表面與不加工表面之間的位置要求和合理分配各加工表面的余量。 10 第 3 章 機(jī)械加工工序的安排 機(jī)械加工工序的安排原則 如圖 31， 根據(jù)基面先行的原則，首先以粗基準(zhǔn)定位加工出精基準(zhǔn)，故可以確定鉗體零件加工的第一道工序?yàn)橐源只鶞?zhǔn) A定位加工出 B面為后續(xù)工序基準(zhǔn) 。再由先主后次的原則，先安排主要表面（裝配基面工作表面等）的加工，再安排次要的表面的加工，因此零件加工的第一步應(yīng)該是 R1300+ B、 C，而把圓面 φ ?? 、油槽、密封槽、 2— M1 M10 等螺紋孔和其它表面安排在其后 。由先面后孔這一原則，可以確定出，螺紋加工時(shí)先加工其端面，后加工底孔及攻螺紋。 工藝路線設(shè)計(jì) 工藝路線的提出 根據(jù)生產(chǎn)類型， 擬定提出以下二種工藝路線，分別如下： 工藝路線 1 工序Ⅰ 銑削端面 B和 C面及 R1300+。采用三面刃銑刀，刀具半徑為 130mm，兩次走刀完成加工，一次銑削 B面和部分 R1300+；下次銑削 C面和剩下 R1300+的弧面。 工序Ⅱ 鏜削加工φ ?? 內(nèi)圓面、油槽和密封槽，由于油槽和密封槽表面形狀復(fù)雜，可以使用成形車刀一次加工完成。 工序Ⅲ 銑削加工 2M15 螺紋底孔端面，同一工位繼續(xù)加工 M10 螺紋底孔端面及R12 的圓弧面?？刹捎?R12 的立銑刀兩次走刀完成 2M15 螺紋孔端面加工，同時(shí) R12的立銑刀可一次走刀完成 M10 螺紋孔端面及 R12 的圓弧面的加工，減少換刀次數(shù) 。接下來銑削距離 。 工序Ⅳ 鉆削加工 2M15 螺紋底孔，采用兩把鉆頭同時(shí)加工，保證了兩孔軸線的尺寸精度。然后同一工位同時(shí)加工兩個(gè)锪孔， 攻 2— M15 螺紋，同樣采用兩孔同時(shí)加工，故可以保證了兩個(gè)螺紋軸線的平行度。再鉆 M10 螺紋底孔換刀攻螺紋，完成這一工位所有的加工內(nèi)容。 工序Ⅴ 鉆削加工φ 3 孔，然后加工 M7 螺紋底孔，這樣可以使φ 3孔起到導(dǎo)向的作用，防止加工 M7螺紋底孔時(shí)軸線容易歪斜的問題。同一工位锪孔，換刀攻螺紋。 工藝路線 2 工序Ⅰ 用立式銑床銑削端面 B和 C面及 R1300+。采用三面刃銑刀，刀具 11 寬度為 60mm，則端面 B 和 C 尺寸為 600+；刀具半徑為 130mm,沿R1300+ 的弧面的半徑方向進(jìn)給， 完成 R1300+ 的弧面的加工。換立式銑刀銑削 φ ?? ，使用成形銑刀一次加工完成油槽和密封槽。 工序Ⅱ 銑削加工 2M15 螺紋底孔端面，同一工位繼續(xù)加工 M10 螺紋底孔端面及R12 的圓弧面。為了節(jié)省工時(shí)，可采用 R12 的立銑刀兩次走刀完成 2M15 螺紋孔端面加工 ,同時(shí) R12 的立銑刀可一次性同時(shí) M10 螺紋底孔端面及 R12 的圓弧面，接下來銑削距離 。 工序Ⅲ 鉆削加工 2M15 螺紋底孔，采用兩把鉆頭同時(shí)加工，則孔軸線與其端面的垂直度由機(jī)床和夾具的精度保 證，同時(shí)保證了兩孔軸線的尺寸精度。然后同一工位同時(shí)加工兩個(gè)锪孔，攻 2— M15 螺紋，同樣采用兩孔同時(shí)加工，故可以保證了兩個(gè)螺紋軸線的平行度。再鉆 M10 螺紋底孔換刀攻螺紋，完成這一工位所有的加工內(nèi)容。 工序Ⅳ 為了避免深孔加工過程中出現(xiàn)排屑困難，刀具冷卻困難，可以選擇先加工M7 的螺紋底孔。在此基礎(chǔ)上加工φ 3 孔可極大地縮短了走刀長(zhǎng)度。最后攻 M7 螺紋。 兩種方案的比較分析 上述兩種加工方案，原則上都可以滿足生產(chǎn)要求，但詳細(xì)分析比較其內(nèi)在過程，會(huì)發(fā)現(xiàn)仍存在一定問題。 方案 1的工序過多，需要多次裝夾，裝夾時(shí) 產(chǎn)生誤差，工件的形位公差難以保證。工序Ⅰ中 R1300+ 的弧面需要兩次走刀完成加工，第二次走刀結(jié)束位置很難控制，很可能 R1300+ 的弧面不連續(xù)。工序Ⅱ采用鏜床加工，由于工件是很不規(guī)則的零件，給裝夾帶來不便。 方案 2的工序Ⅰ綜合了方案 1 的工序Ⅰ和工序Ⅱ，減少了一次裝夾，在一次裝夾中完成側(cè)面 B 和 φ ?? 的內(nèi)圓的加工，可以達(dá)到垂直度的要求。 經(jīng)過查閱資料，查得一般的數(shù)控加工中心不能帶 R130 的銑刀，因?yàn)樵诩庸さ臅r(shí)候沒有足夠的空間可供其運(yùn)動(dòng)，而且刀庫(kù)的空間不夠。只有 一些大型的加工中心才可以，但是價(jià)格很高。 工序Ⅲ的工步多，需要多次換刀，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且使輔助時(shí)間過多?？梢钥紤]本工序采用加工中心，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省輔助時(shí)間，加工精度也能滿足。工序Ⅳ先加工 M7的螺紋底孔，再加工φ 3，雖然縮短了走刀長(zhǎng)度，但是容易引起軸線歪斜的問題，不如方案 1的工序Ⅴ好。 最終工藝路線的確定 哈飛汽車公司系一家規(guī)模較大，現(xiàn)代化程度較高的汽車生產(chǎn)廠家，設(shè)備完備， 并擁有數(shù)個(gè)先進(jìn)的加工中心，故零件的工序可遵循工序集中的原則，即在同一機(jī)床，同 12 一工位上實(shí)現(xiàn)多種加工方式，多面的加工。由于加工量大，為了節(jié)省加工時(shí)間，可以采用旋轉(zhuǎn)夾具，首先側(cè)面 B 水平朝下，定位夾緊工件，銑削加工端面 B和 C 面及 R1300+的弧面及內(nèi)孔；然后夾具旋轉(zhuǎn) 1800，側(cè)面 B水平朝上，完成 2M15 螺紋和 M10 螺紋的加工。綜合考慮方案 1 和方案 2的優(yōu)、缺點(diǎn)，鉗體零件的工藝路線分析如下 : 工序Ⅰ 加工設(shè)備是數(shù)控加工中心，采用專用夾具和量具。 工步 1 采用三面刃銑刀銑削端面 B和 C面及 R1300+ 弧面。 工步 2 立式銑刀粗銑 φ ?? 的內(nèi)圓。 工步 3 立式銑刀半精銑 φ ?? 的內(nèi)圓。 工步 4 成形銑刀一次加工完成油槽和密封槽。 工步 5 立銑刀銑削 2M15 螺紋底孔端面。 工步 6 立銑刀銑削 M10 螺紋底孔的端面和 R12 的圓弧面。 工步 7 立銑刀銑削 寬 的槽 工步 8 麻花鉆鉆削 2M15 螺紋底孔。 工步 9 麻花鉆鉆削 M10 螺紋底孔。 工步 10锪 2φ 17 的沉頭孔。 工步 11攻 2M15 螺紋。 工步 12攻 M10 螺紋。 工序Ⅱ 加 工設(shè)備是數(shù)控加工中心，采用專用夾具和量具。 工步 1 麻花鉆鉆削 φ 3孔。 工步 2 锪 M7 螺紋底孔。 工步 3倒角 1X450。 工步 4 攻 M7 螺紋。 關(guān)鍵表面的加工方法分析 三面刃銑刀加工過程分析 第一 道工序是銑削端面 B 和 C 面及 R1300+，采用三面刃銑刀，刀具軸線圍繞 R130 弧面的軸線做圓弧運(yùn)動(dòng)，完成加工。如果刀柄半徑過大或刀具半徑過小，那么就使刀柄與工件尾部撞擊，不能加工（如圖 31）。 現(xiàn)對(duì)這一問題展開分析：加工過程（如圖 32）所示，刀具寬度為 60mm，刀具半徑為 80mm,刀柄半徑為 25 mm，刀具軸線圍繞 R130 圓弧軸線做 R50 的圓弧運(yùn)動(dòng)，刀桿的最大外圓運(yùn)動(dòng)軌跡為 248。150 圓弧，與工件尾部最小距離是 13mm，不能發(fā)生撞擊問題。故此三面刃加工過程可以實(shí)現(xiàn)。 42 圓弧面加工示意圖 13 圖 31 干涉圖 32 圓弧面加工示意圖 14 油槽和密封槽加工過程分析 銑削 φ ?? 內(nèi)圓面結(jié)束，開始銑削油槽和密封槽的過程中，選用成形銑刀加工，刀桿軸線與內(nèi)圓軸線有一定的偏移，刀桿軸線繞著內(nèi)圓軸線做圓周運(yùn)動(dòng)，如果刀桿與 R21 圓弧發(fā)生干涉，則油槽和密封槽不能用 銑削加工。（如圖 33）。 現(xiàn)就這一問題進(jìn)行研究。銑削油槽和密封槽過程如圖 34 所示。選用刀具外圓直徑為 φ 50、 刀桿直徑為 φ 20的成型銑刀，為提高加工效率，刀具上四組切削刃。銑削前位置如圖 34（ b）所示，刀桿與 R21 圓弧底不發(fā)生干涉，有 11mm 的距離，刀具可以進(jìn)入。銑削結(jié)束如圖 34（ c）所示，刀具軸線饒內(nèi)圓 φ ?? 的軸線做半徑為 8mm的圓周運(yùn)動(dòng)，刀桿與 R21 圓弧底最小距離為 3mm，不發(fā)生干涉。故次方案可行。 33 干涉圖 圖 43 干涉圖 15 （ a）進(jìn)刀路線 （ b）加工前位置 （ c）加工到最小距離位置 （ d）刀具尺寸 圖 34 油槽加工示意圖 16 三面刃銑刀銑削加工中的工件變形問題 端面 B與內(nèi)圓 φ ?? 軸線有垂直度的要求，三面刃銑刀銑削端面 B 和 C 面及R1300+ 的弧面時(shí)產(chǎn)生切削力，工件尾部相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，在工件軸向的切削分力使工件尾部發(fā)生變形 ,如果切削引起的變形量超出了垂直度的要求，則此加工方法不可行。哈飛公司制造本零件時(shí)就存在這樣的問題，最后他們采用了補(bǔ)救措施，增加了一道工序，才滿足了垂直度的要求。這樣不但增加了加工時(shí)間，而且提高了成本。我所做的研究是 證明我的這種加工方案直接可以達(dá)到垂直度的要求，不用補(bǔ)救措施。 尾部定位與受力情況 為了分析的方便，把工件的尾部與主體割開（如圖 35）。約束面 3的六個(gè)自由度，就可以將尾部固定住，也符合工件原來的特性。面 2 為夾緊面，受夾緊力作用，面 4為加工表面，受反切削力的作用。由于工件尾部有加強(qiáng)筋，通過分析比較，當(dāng)三面刃銑刀加工到線 1的位置時(shí)，尾部的軸向變形最大。分析尾部變形。 線 1 面 2 面 4 面 3 圖 35 定位和受力圖