李孟-机床拨叉工艺编排及工装设计

李孟-机床拨叉工艺编排及工装设计内容摘要：

→ 粗车 半精车 精车 E E2 面 (孔 ), φ28H8, Ra为。 粗 半精 精 → 钻 扩 铰 W 面 (孔 ), φ110, Ra为。 粗 半精 → 粗镗 半精镗 四） 确定 加工工艺路线 1．以 顶面 为粗基准，限制 3 个自由度，在 K 面设 1 个 V 型铁限制 2 个自由度，在 H 面设 1 个 V 型铁限制 1 个自由度，并且 H 面的 V 型铁可锁紧。 加工 底面 ，在立铣上，加工 底面 至 2．以 底面 为粗基准，限制 3 个自由度，在 K 面设 1 个 V 型铁限制 2 个自由度，在 H 面设 1 个 V 型铁限制 1 个自 由度，并且 H 面的 V 型铁可锁紧。 加工 顶面 ，在立铣上，加工 顶面 至 3．以 顶面 为精基准，限制 3 个自由度，在 K 面设 1 个 V 型铁限制 2 个自由度，在 H 面设 1 个 V 型铁限制 1 个自由度，并且 H 面的 V 型铁可锁紧。 加工 EE2 孔，在立钻上，加工 E E2 孔至 4．以 顶面 为精基准，限制 3 个自由度，以 E1 孔有一个圆柱定位销限制 2 个自由度、 E2 孔有一个削边定位销限制 1 个自由度，锁紧 底面。 在卧式车床上镗 W面至 ,车 D 面、 C 面至 ；在卧式铣床上铣 G 面、 S 面、 F 面至 5. 以 顶面 为精基准，限制 3 个自由度，以 E1 孔有一个圆柱定位销限制 2 个自由度、 E2 孔有一个削边定位销限制 1 个自由度，锁紧 底面。 在卧式铣床上铣断 Q面至 、清洗 7．检查 五 ） 加工工艺路线方案分析 在该工艺路线 方案中的第一、二工序中，不设三个定位销，而是用两个 V 型铁， 并且销紧装置在 V 型铁上有销紧螺钉及弹簧，从而省去了第一方案中的好几个加工件，安装、夹紧、定位方便，简洁，省时，省工 ，因此较为合理。 六 ）热处理工序及表面处理工序的安排 为了改善工件材料切削性能，安排热处理工序。 锻造加工后，安排调质处理，作用是使工件 具有良好的综合机械性能。 机床拨叉工艺编排及工装设计 12 粗加工后安排时效处理，消除零件内部的应力。 粗磨之后，半精磨之前安排中频淬火，改善工件的机械性能。 在加工过程中要进行校直，通常在车、热处理及粗磨后都要校直。 拨叉工件是铸件，需在粗加工后发排时效处理，消除零件内部的应力。 七 ）其它工序的安排 为了保证零件制造质量，防止产生废品，需要在以下场合安排检验： A、 粗加工全部结束后 B、 工时较长和较 重要工序后 C、 最终加工之后 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工后，安排去毛刺。 零件在进入装配前， 安排清洗。 八 ）重点工序加工方法说明 钻削 钻削时，要保证两个孔的中心尺寸为 114，为后面的加工中心孔时的一面两孔定位保证精度。 车削 车削时 ,先镗中心孔 ,然后车削 D 面及端面 ,保证尺寸 36,然后车削 C 面及端面 ,保证尺寸 14 铣削 铣削时，在刀架上装两个刀具 ,先铣槽 ,然后不重新更换刀具 ,只需把刀具挪开，用铣倒角的成形刀具，铣倒角即可。 切断铣削 采用一面两销定位，把加工好的拨叉铣断，为防止铣断工件时，切削力过大，导致工件变形损坏，在刀具的另一侧设置两个辅助支承，以保证工件的刚度。 工 艺卡的填写 在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。 机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。 一 、 机床的选择（见《金属机械加工工艺人员手册》 P522） 机床拨叉工艺编排及工装设计 13 机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。 大批量生产尽量选用生产率高的专用机床，组合机床或自动机床。 机床的选择应与现 有条件相适应。 做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡。 二 、 刀具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》 P802） 刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。 本工艺中车、铣工序都采用 YG 类硬质合金刀具。 YG 类硬质合金的韧性较好，但切削韧性材料时，耐磨性较差。 因此，它适合于加工铸铁、表铜等脆性材料。 三 、 夹具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》 P630） 正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。 同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。 具体情况见后面的夹具设计部分。 四 、 量具的选择 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。 量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。 按量具的极限尺寸选择量仪时应保证： T*K  T— 被测尺寸的公差值（ mm） K— 测量精度系数  — 测量工具和测量方法的极限误差 表 351 测量精度系数 被测尺寸的精度等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 K 例如：钻 ∮ 28 孔的加工 T= K= T*K= 查表可知，选用 1~150，精度 机床拨叉工艺编排及工装设计 14 按照零件材料，批量大小，现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用铣削加工底面及两端面。 结合主要表面加工及表面形状特点， D、 E、 F 孔和 D’ 、 E’ 、 F’ 孔采用钻、扩、铰的加工方式。 A、 B 两面铣削采用立式铣床， Q 面和 J、 J’ 面采用卧式铣床， D、 D’ 、 E、E’ 、 F、 F’ 孔加工采用摇臂钻床， C 面和 G 面采用通用车床进行加工。 零件在铣床上或者钻床上的加工都应采用专用夹具进行装夹。 立式铣床的主要参数如下： 型号： X6140A 功率： 主轴转速： 301500 转 /分 卧式铣床的主要参数如下： 型号： X6025 功率： 4KW 主轴转速： 301500 转 /分 摇臂钻床的主要参数如下： 型号： Z5163A 功率： 主轴转速： 221000 转 /分 通用车床的主要参数如下： 型号： C6120 功率： 主轴转速： 503000 转 /分 五 、 加工面尺寸的确定 加工面的尺寸作为确定刀具的形状大小，和计算机动时间的前提十分重要。 加工面的长度和切入超出用来计算机动时间，加工面的直径和宽度，用来选择刀具。 这里，我们把沿刀具进给的方向规定为长度，而把垂直于刀具进给的方向规定为宽度。 对于加工件为圆面时，宽度和长度相等。 机床拨叉工艺编排及工装设计 15 刀具f工件 宽 图 351 例如 ：如图 251 可知： 由宽度决定刀具的直径大于工件的直径，便于刀具一次行程完成全部铣削。 由长度和加工时的切入超出长度相加求和得到的计算长度来计算机动时间。 对于其它工序如车、磨工件外圆表面时，直径为被加工面加工前的尺寸，长度为沿工件进给方向的尺寸。 切入超出的具体情况的规定在后面的“机动时间的计算”中在详细进行讨论。 六 、 毛坯 余量及加工余量的确定 毛坯余量的确定 机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差称为毛坯余量，加工余量的大小取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的 偏差值。 总余量取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。 但是，其中的值，即第一个粗切削工步的加工余量还取决于毛坯需要加工处的表面层状况，因为表面层平面度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。 毛坯的 形状与尺寸主要由零件组成表面的形状结构及加工余量等因素确定。 毛坯的形状与尺寸与毛坯制造方法、机加工及热处理有关毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差为加工余量，其值可查《金属机械加工工艺人员手册》 P1012 表 122 铸件机械加工余量（ mm）、表 123 铸件机械加工余量等级的选择，得知手工造型金属模，零件最大外廓尺寸 250~1000 时精度等级为 7~9 级 ,查表 122 零件公称尺寸 120~250、精度等级为 8 级时铸件的浇注位置顶、侧面的加工余量为 、铸件的浇注位置底面的加工余量为。 加工余量的确定 完成某一道工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量。 从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层厚度称为总余量，加工余量的确定通常有三种方法： 机床拨叉工艺编排及工装设计 16 经验估计法：这是工艺人员根据经验进行估算。 所有加工余量一般偏大。 查表修正法：以生产实践和实验研究的资料制成的表格为依据，应用时再结合加工实际情况进行修正。 分析计算法：根据一定的试验资料和计算公式进行计算，这样确定的余量比较经济合理，因受切削条件的改变和实验数据不全所限，应用较少。 拨叉零件材料为 HT2040，毛坯为铸件，毛重 约为 左右 ，数量为 3000件 /年，属于中批量生产。 考虑零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。 根据以上原始资料及加工路线，分别确定各道加工工序的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 工序一、二：铣削 底面 、 顶面 查《机械制造工艺设计简明手册》，取粗铣加工余量为 3mm，半精铣平面加工余量为 1mm。 查《机械制造工艺设计简明手册》，取粗铣 底面 、 顶面 加工余量为 3mm，半精铣 底面 、 顶面 加工余量为 1mm； 工序三： 钻，扩，铰 D,D’ 孔 查《机械制造工艺设计简明手册》，并根据加工精度要求，取钻孔 H1， H2 的加工余量为 11mm，惚孔 G1， G2 的加工余量为 6mm。 工序四：车削 C 面和镗削 G 面 查《机械制造工艺设计简明手册》，取钻孔余量为 18mm，扩孔余量为 ，铰孔余量为。 工序五： 钻，扩，铰 E、 E’ 、 F、 F’ 孔 查《机械制造工艺设计简明手册》，取钻孔余量为 17mm，扩孔余量为 ，铰孔余量为 工序六： 铣削切断 H 面 查《机械制造工艺设计简明手册》，取粗铣 H 面加工余量为 3mm，半精铣 H面加工余量为 1mm； 工序七：铣削 J、 J’ 面倒角 查《机械制造工艺设计简明手册》，取粗铣 J 面、 J’ 面加工余量为 3mm，半精铣 J 面、 J’ 面加工余量为 1mm； 机床拨叉工艺编排及工装设计 17 工序八：清除毛刺 此道工序不适用加工余量。 七 、 切削用量的确定 选择正确的切削用量可以有效提高切削效率和经济效益，保证产品质量。 选择切削用量的依据是工件材料、加工精度和表面粗糙的要求，以及刀具耐用度，机床工艺条件等。 应尽量在刀具耐用度和机床工艺条件允许的条件下，尽可能满足大的切深 pa 和较大的进给量 f，同时选择一个合理的刀具切削速度 v。 切深 pa 应根据工件的 加工余量和工艺系统刚度 进行选择。 粗加工时，除留下半精加工、精加工的余量之后的余量来确定 pa 的量，往往采用逐渐减小 pa 的方法逐步提高加工精度和表层质量。 对于加工外圆， pa 是指半径余量。 进给量 f的确定。 在粗加工时， f的选择主要考虑工艺系统刚度和强度。 工艺系统刚度和强度好时， f可大一些：反之， f就要小一点。 切速 v需要 根据工件材料和刀具性质来确定。 在 pa 和 f都确定的情况下，所选切速应有合理的刀具耐用度。 尤其车端面时，切速是一个变值，其最大值应比车外圆时适当提高。 切削用量的选择也有查表法、计算法。