zs1105柴油机箱体工艺规程及镗床夹具设计

zs1105柴油机箱体工艺规程及镗床夹具设计内容摘要：

表，确定该零件的生产类型为大量生产。 零件的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。 机械加工 中毛坯的中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合见等，同一毛坯可能有不同的制造方法。 最长见的毛坯是铸件和锻件。 提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。 一般地，选择毛坯的制造方法应考虑如下几个因素： 1）材料的工艺性能； 2） 毛坯的尺寸、形状和精度要求； 3）零件的生产类型； 4)采用新材料、新工艺、新技术的可能性。 由于 箱体所采用的材料为 HT200， 按照 毛坯的制造方法应与材料的制造工艺相适应 ，且箱体结构较复杂，故 HT200 材料适合用铸 造获得毛坯。 又由于 毛坯的制造方法应与生产类型 相对应，故 本零件为大量生产，故采用金属模铸造。 工艺路线的制定原则 工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面加工方法的去顶；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。 定位基准选择原则 拟定路线的第一步是选择定位基准。 为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。 精基准选择原则 选择精基准是应重点考虑如何减少工件 的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。 因此，选择精基准一般应遵循下列原则： （ 1）基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准相重合。 这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。 8 （ 2）基准统一原则 采用基准统一原则可以避免基准转换所产生的误差；可以减少夹具数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高效率。 (3) 互为基准原则 对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来保证其位置精度。 （ 4） 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。 （ 5）便于装夹原则 应选定位可靠、装夹方便的表面作基准。 所选的精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。 粗基准选择原则 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。 粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。 因此，在选择粗基准时，一般应遵循下列原则： （ 1）保证相互位置要求原则 对于同时具 有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面作为粗基准。 如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与不加工表面相互位置要求较高的表面作粗基准。 （ 2）保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。 （ 3）便于工件装夹原则 选择粗基准应使定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。 故要求选用的粗基准尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其他缺陷。 （ 4）粗基准在同一尺 寸方向上只允许使用一次的原则 因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度均较差，若在两次装夹中重复使用同一粗基准。 就会造成相当大的定位误差。 加工阶段的划分 对于那些加工质量要求较高或较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段： (1) 粗加工阶段 —— 主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。 (2) 半精加工阶段 —— 完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。 (3) 精加工阶段 —— 保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。 (4) 光整加工 阶段 —— 对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。 这个阶段的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度。 常用的加工方法有金刚车 (镗 )、研磨、珩磨、超精加工、镜面磨、抛光及无屑 9 加工等。 划分加工阶段的原因： (1) 保证加工质量 粗加工时，由于加工余量大，所受的切削力、夹紧力也大，将引起较大的变形，如果不划分阶段连续进行粗精加工，上述变形来不及恢复，将影响加工精度。 所以，需要划分加工阶段，使粗加工产生的误差和变形，通过半精加工和精加工予以纠正，并逐步提高零件的精 度和表面质量。 (2) 合理使用设备 粗加工要求采用刚性好、效率高而精度较低的机床，精加工则要求机床精度高。 划分加工阶段后，可避免以精干粗，可以充分发挥机床的性能，延长使用寿命。 (3) 便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好 粗加工后，一般要安排去应力的时效处理，以消除内应力。 精加工前要安排淬火等最终热处理，其变形可以通过精加工予以消除。 (4)有利于及早发现毛坯的缺陷 (如铸件的砂眼气孔等 ) 粗加工时去除了加工表面的大部分余量，若发现了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。 应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。 一般说来，工件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细；当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段；重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工，为了弥补不分阶段带来的弊端，常常在粗加工工步后松开工件，然后以较小的夹紧力重新夹紧，再继续进行精加工工步。 工序安排原则 工序集中 原则 就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。 其主要特点是： （ 1） 可以采用 高效机床和工艺装备，生产率高； （ 2） 减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力； （ 3） 减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度； （ 4） 采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。 其主要特点是： （ 1） 设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换； （ 2） 对工人的技术要求较低； （ 3） 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间； （ 4） 所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积 大。 在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。 一般情况下，单件小批生产时， 10 只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。 批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。 对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中；对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。 加工阶段划分 加工工序规划是指整个工艺过程而言的，不能以某一工序的性质和某一表面的加工来判断。 例如有些定位基准面，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段中就需加工得很准确。 有时为了避免尺寸链换算，在精加工阶段中，也可以安排某些次要表面的半精加工。 当确定了零件表面的加工方法和加工阶段后，就可以将同一加工阶段中各表面的加工组合成若干个工步。 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中的原则划分工序，划分的方法有以下几种： （ 1）按所使用刀具划分 以同一把刀具完成的工艺过程作为一道工序，这种划分方法适用于工件的待加工表 面较多的情形。 加工中心常采用这种方法完成。 （ 2）按工件安装次数划分 以零件一次装夹能够完成的工艺过程作为一道工序。 这种方法适合于加工内容不多的零件，在保证零件加工质量的前提下，一次装夹完成全部的加工内容。 （ 3）按粗精加工划分 将粗加工中完成的那一部分工艺过程作为一道工序，将精加工中完成的那一部分工艺过程作为另一道工序。 这种划分方法适用于零件有强度和硬度要求，需要进行热处理或零件精度要求较高，需要有效去除内应力，以及零件加工后变形较大，需要按粗、精加工阶段进行划分的零件加工。 （ 4）按加工部位划分 将完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序。 对于加工表面多而且比较复杂的零件，应合理安排数控加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题。 零件是由多个表面构成的，这些表面有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度要求。 为了达到零件的设计精度要求，加工顺序安排应遵循一定的原则。 （ 1）先粗后精原则 各表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。 如果零件的全部表面均由数控机床加工，工序安排一般按粗加工、半精加工、精加工的顺序进行 ，即粗加工全部完成后再进行半精加工和精加工。 粗加工时可快速去除大部分加工余量，再依次精加工各个表面，这样可提高生产效率，又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。 该方法适用于位置精度要求较高的加工表面。 这并不是绝对的，如对于一些尺寸精度要求较高的加工表面，考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等要求，也可以考虑这些加工表面分别按粗加工、半精加工、精加工的顺序完成。 对于精度要求较高的加工表 11 面，在粗、精加工工序之间，零件最好搁置一段时间，使粗加工后的零件表面应力得到完全释放，减小零件表面的应力变形程度，这样有利于提高零件的 加工精度。 （ 2）基准面先加工原则 加工一开始，总是把用作精加工基准的表面加工出来，因为定位基准的表面精确，装夹误差就小，所以任何零件的加工过程，总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工，例如，轴类零件总是对定位基准面进行粗加工和半精加工，再进行精加工。 例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔面和定位孔为精基准加工孔系和其他表面。 如果精基准面不止一个，则应该按照基准转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面的加工。 （ 3）先面后孔原则 对于箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺 寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。 这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。 通常，可按零件的加工部位划分工序，一般先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，后加工精度较高的部位；先加工平面，后加工孔。 （ 4）先内后外原则 对于精密套筒，其外圆与孔的同轴度要求较高，一般采用先孔后外圆的原则，即先以外圆作为定位基准加工孔，再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆，这样可以保证外圆和 孔之间具有较高的同轴度要求，而且使用的夹具结构也很简单。 （ 5）减少换刀次数的原则 在数控加工中，应尽可能按刀具进入加工位置的顺序安排加工 顺序。 工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及整个过程中工序数目的多少等。 关于 ZS1105柴油机箱体 制造 加工工艺路线 选取如下 方案 : 工序 1 铸造 工序 2 时效 工序 3 涂漆 工序 4 粗铣 上、下端面 工序 5 粗 铣 前、后 端 面 工序 6 粗铣 左、右 端面 工序 7 精铣 上、下 端面 工序 8 精铣 前、后 端面 工序 9 精铣左、右端面 12 工序 10 粗 镗 前 、 后 、左 面孔 （ φ 188H7 并倒角 、 φ 130K7 并倒角 、 2 φ 62M φ 35H φ 37H7 并倒角、 φ 47H7 并倒角 ， φ 120H φ 122H φ 128H10） 工序 11 钻 精铰前端面孔 2 φ 5N7 工序 12 半 精 镗 前 、 后 、左 面孔 （ φ 188H7 并倒角 、 φ 130K7 并倒角 、 2 φ 62Mφ 35H φ 37H7 并倒角、 φ 47H7 并倒角， φ 120H φ 122H φ 128H10） 工序 13 精 镗 前 、 后 、左 面孔 （ φ 188H7 并倒角 、 φ 130K7 并倒角 、 2 φ 62M φ35H φ 37H7 并倒角、 φ 47H7 并倒角， φ 120H φ 122H φ 128H10） 工序 14 钻 上、下、右 端面的各螺纹孔 工序 15 钻 前、后、左 端面的各螺纹孔 工序 16 精铰左端面孔 4 M20 螺纹攻丝前的孔 工序 17 钻孔 — 扩孔 — 精铰左端面孔 2φ 16H8 工序 18 攻上、下、右 端面的各螺纹 工序 19 攻前、后、左 端面的各螺纹 工序 20 清洗 工序 21 终检 采用 本方案 主要考虑到以下几点 : (1)严格按照加工工艺原则 — “先基准后其它原则、先面后孔原则、先粗后精原则、先主后次原则 ”。 粗 加工、精加工严格区分 ， 孔和螺纹的加工分。