【正文】 關(guān)鍵零件，這類零件一般都有精度要求較高的孔需要加工，又常常需要在幾臺(tái)機(jī)床上幾次安裝下進(jìn)行，大多數(shù)箱體零件采用 “一面兩孔 ”定位方式，即利用零件上的一個(gè)平面和該平面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)。 本設(shè)計(jì)選用的定位基準(zhǔn)為箱 體的大地面為定位平面，控制 3 個(gè)自由度；輸出軸孔的 ? 120 為一個(gè)定位孔，插入圓柱銷，控制兩個(gè)自由度；蟹爪孔的 ? 110 為另一個(gè)定位孔，插菱形銷，控制 1 個(gè)自由度 . 工藝路線的擬定 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。便于采用通用設(shè)備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。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。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。 （ 2）．工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。 一般情況下，單件小 批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： （ 1）．粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，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(zhǔn)，粗加工時(shí)能 及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。一般粗加工的公差等級(jí)為 IT11~IT12。 （ 2）．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(zhǔn)備，保證合適的加工余量。表面粗糙度為 Ra10~。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)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~。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為 IT5~IT6,表面粗糙度為~。由于熱處理性質(zhì)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。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆 小空之類的粗加工 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(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。見下表： 表 1 加工工藝路線方案比較表 工序號(hào) 方案 Ⅰ 方案 Ⅱ 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 010 粗銑大底面 輸出軸孔軸線和與四周臺(tái)階面垂直相交的平面 粗銑大底面 輸出軸孔軸線和與四周臺(tái)階面垂直相交的平面 020 粗銑四周臺(tái)階面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 半精銑大底 面 輸出軸孔軸線和與四周臺(tái)階面垂直相交的平面 040 粗銑輸出軸孔端平面及蟹爪孔端面 大底面 粗銑四周臺(tái)階面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 050 粗銑輸入軸支承座兩側(cè)面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 半精銑四周臺(tái)階面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 060 粗切內(nèi)環(huán)槽 箱體中間孔軸線、大底面 粗銑輸出軸孔端平面及蟹爪孔端面 大底面 070 粗車 Φ426外圓端面、孔 Φ410內(nèi)圓面及其內(nèi)端面、孔 Φ170外端面并倒角 530176。粗鏜孔Φ170、 Φ110及Φ160，粗鏜孔 Φ152 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 粗切內(nèi)環(huán)槽 箱體中間孔軸線、大底面 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 及其內(nèi)端面 120 人工時(shí)處理 130 半精銑大底面 輸出軸孔軸線和與四周臺(tái)階面垂直相交的平面 半精切內(nèi)環(huán)槽 箱體中間孔軸線、大底面 140 半精銑四周臺(tái)階面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 粗車 Φ426外圓端面、孔 Φ410內(nèi)圓面及其內(nèi)端面、孔 Φ170外端面并倒角530176。粗鏜孔 Φ170、 Φ110及 Φ160，粗鏜孔 Φ152及其內(nèi)端面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 250 攻 9M12M16 的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 攻 4M1 7M19M12 的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 260 鉆 7M1大底面上矩形分布的9M12 底孔并倒角，鉆 4M16 底孔 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 鉆 7M1大底面上矩形分布的 9M12底孔并倒角，鉆 4M16 底孔 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 270 攻 4M17M1 9M12 的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 攻 9M1 2M16 的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 280 锪大底面上兩特殊孔 Φ40 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 锪大底面上兩特殊孔Φ40 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 290 大底面上一特殊孔上攻 M22的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 大底面上一特殊孔上攻 M22 的螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 300 鉆 Φ6孔，擴(kuò)輸入軸內(nèi)孔 Φ20 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 鉆 Φ6孔，擴(kuò)輸入軸內(nèi)孔 Φ20 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 310 鉆 Φ10長(zhǎng)油孔 箱體中間軸線 大底面和蟹爪孔軸線 鉆 Φ10長(zhǎng)油孔 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 320 鉆 孔 Φ5 箱體中間孔軸線、鉆孔 Φ5 箱體中間孔軸線、大底陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 大底面和蟹爪孔軸線 面和蟹爪孔軸線 330 車 9M12倒角45176。 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 340 半精車 Φ160孔內(nèi)端面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 半精車 Φ160孔內(nèi)端面 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 350 車TY17066g 螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 車 TY17066g 螺紋 箱體中間孔軸線、大底面和蟹爪孔軸線 360 焊接 焊接 370 終檢、入庫 終檢、入庫 加工工藝路線方案的論證： （ 1） 方案 Ⅰ 在 120 工序中按排人工時(shí)效處理。穩(wěn)定組織以穩(wěn)定零件形狀及尺寸。 （ 3） 方案 Ⅰ 符合粗精加工分開原則。 擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)是是零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮萬能機(jī)床、組合機(jī)床和專業(yè)夾具，并盡量采用工序集中的原則，通過減少工件安裝的次數(shù)來提高生產(chǎn)率。 根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下： 10 鑄坯（鑄造） 20 熱處理（正火處理 179～ 209HB) 30 涂底漆（飛邊、披縫、型砂清理處理，箱體內(nèi)表面不加工面涂紅色防銹漆。 95 粗車輸入端面及其 TY170 外 圓 100 粗鏜輸入軸孔 110 粗鏜孔 ? 150 并倒角 220176。查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》可得： 尺寸公差等級(jí) CT8～ 10，取 CT8；加工余量等級(jí) MA G 表 2 加工表面總余量 加工表面 基本尺寸 /mm 加工余量等級(jí)MA 加工余量數(shù)值/mm 備注 輸入軸端面TY170 外圓面 ? 170 G G 單側(cè)價(jià)格 雙側(cè)加工 工序尺寸確定 為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。 工序間 加工余量的選擇原則如下： ① 采用最小的加工余量，以縮短加工時(shí)間，并降低零件的制造費(fèi)用。 ③ 定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到零件熱處理時(shí)引起的變形，否則可能產(chǎn)生廢品。 ⑤ 定零件加工余量時(shí)應(yīng)考慮到被加工零件的大小。 表 3 零件加工工序尺寸表 加工表面 工序余量 /mm 工序尺寸及公差/mm 表面粗糙度 /mm 粗加工 粗加工 粗加工 輸入軸端面 TY170 外圓面 單側(cè) 雙側(cè) ? ? 170176。 選擇切削用量時(shí)候的考慮的 因素 ① 切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，材料切除率于切削用量三要素（切削速度，進(jìn)給量，背吃刀量）均保持線性關(guān)系，其中任意參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。因此在制定切削用量時(shí)，是三要素獲得最佳組合，此時(shí)的生產(chǎn)率才是最合理的。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量，然后在選用大的進(jìn)給量 F，最后根據(jù)確定的刀具壽命求出切削速度 CV ③ 加工表面粗糙度 精加工時(shí)，進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。 在多刀切削或使用組合刀具切削時(shí)，應(yīng)按各把刀具允許的切削用量中最低的參數(shù)，作為調(diào)整機(jī)床的參數(shù)。 圖 2 加工部位毛坯圖 粗車 TY170 外圓及其端面切削用量的定制 ① 背吃刀量的選擇 背吃刀量根據(jù)加工余量 確定。由于是多刀切削，道具布置形式如圖 3 圖 3 刀具布置加工示意圖 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 車削端面，由 1 號(hào)和 2 號(hào)刀完成，根據(jù)加工余量選定 1 號(hào)刀的背吃刀量PA =。 ② 進(jìn)給量 f 的選擇 粗加工時(shí)，進(jìn)給量的選取主要考慮刀桿，刀片，工件以及機(jī)床進(jìn)給等的強(qiáng)度、剛度限制。車端面的進(jìn)給量 f=1mm/r。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 n= = 1000 170?? =168r/min 式中 n—主軸轉(zhuǎn)速， r/min。Dw—工件未加工前的直徑， mm。實(shí)驗(yàn)公式分為兩類：一類是用指數(shù)公式計(jì)算，另一類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算。 切削力的指數(shù)計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果為： Fc=cFC fcxpa nFccV cFK=2705 1 ? =6360N 式中 Fc——切削力， N； cFC，cFx，cFy，cFn，cFK—修正系數(shù)及個(gè)影響指數(shù)。電機(jī)額定功率 11KW；刀盤滑板最大行程 100mm。 機(jī)床電機(jī)功率 Pc= CP?= = 式中： Pe——機(jī)床電機(jī)功率， Kw； Pc——切削功率， Kw； η——機(jī)床傳動(dòng)效率，一般為 ～ 由于機(jī)床電機(jī)實(shí)際功率（ ）小于機(jī)床電機(jī)額定功率（ 11KW） ,所以該切削用量的選擇符合實(shí)際生產(chǎn)要求。它適用 于大批量和大量生產(chǎn)企業(yè)，多用于加工量大的大、中型箱體和箱體類工件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)、在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑銑平面和成形面等。各個(gè)部件都設(shè)計(jì)成獨(dú)立存在的，可以按合理的規(guī)格尺寸系列，實(shí)現(xiàn)高度的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。通常工件在加工中是不動(dòng)的，由刀具作主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則可保證最大的工藝可能性。組合機(jī)床的特點(diǎn)如下。 ③ 加工精度穩(wěn)定，因?yàn)楣ば蚣泄潭?，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來保證加工精度的一致性 ④ 周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。 ⑤ 自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化。 車外圓及其端面組合機(jī)床配置形式的選擇 組合機(jī)床配置 本專題 “車外圓及其端面組合機(jī)床設(shè)計(jì) ”是針對(duì)掘進(jìn)機(jī)箱體輸入軸端面 TY170 外圓及其端面進(jìn)行設(shè)計(jì)的，工藝要求在工序中要完成輸入軸端 TY170 外圓及其端面 的加工。該零件總體輪廓尺寸較大，屬于大型零件加工，零件的定位加緊元件也比較大。如圖 4 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 4 臥式單面組合機(jī)床 機(jī)床加工精度 固定式夾具組合機(jī)床的加工精度高。 ① 位置精度 采用固定導(dǎo)向位置精度一般能達(dá)到 ? 。 ② 鉸孔位置精度 采用固定精密導(dǎo)向時(shí)，空間距和孔的軸線與基面的位置精度可達(dá) ? ～ 。若由兩面鏜孔而且是單軸，便與調(diào)整主軸位置精度時(shí)，同軸度可達(dá)