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摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是機械加工工藝規(guī)程編制和工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計。我能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和其它課程的基本理論和方法，為了能夠完成渦輪減速器箱體機械加工工藝及鉆床夾具的設(shè)計任務(wù)，綜合運用所學的知識，應(yīng)用正確的設(shè)計方法，制訂了渦輪減速器箱體的機械加工工藝規(guī)程。結(jié)合工藝設(shè)計內(nèi)容，熟練應(yīng)用工藝計算方法，對相關(guān)工藝內(nèi)容進行了正確的分析設(shè)計和計算，如工藝參數(shù)、切削力、切削功率、切削速度、定位誤差、夾緊力等。通過對渦輪減速器箱體的加工工藝路線的確定，該零件的加工以底面作為基準是合理的，本加工工藝方案滿足粗基準選擇的基本要求及精基準選擇的四項原則。本夾具為鉆床使用的專用夾具，該夾具的特點是針對性強、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。在本次設(shè)計中，夾具的設(shè)計滿足機床夾具總體方案設(shè)計的基本要求，充分保證零件加工質(zhì)量，具有較高的生產(chǎn)效率和較低的制造成本以及具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
關(guān)鍵詞：機械加工；工藝規(guī)程；專用夾具；渦輪減速器箱體
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Abstract
The graduation design is the main content of the machining process planning preparation and special fixture design process. I can comprehensive use of mechanical manufacturing technology and other basic curriculum of basic theory and method, in order to be able to complete the turbine speed reducer machining technology and drilling machine fixture design task, the integrated use of knowledge, and apply the correct design method, and developed a turbine speed reducer of the machining process planning. Combine craft design content, skilled in the application process calculation method, the relevant process the content analysis of the correct design and the computation, such as process parameters, cutting force and cutting power, cutting speed, positioning error, clamping force, etc. Through the turbine speed reducer to the processing technology of the determination of the route, the parts processing to the underside as the benchmark is reasonable, the processing technology solutions to meet the basic requirements of basic selection coarse and fine basic selection of the four principles. This fixture for drilling machine use special jig, this fixture is characteristic of the targeted, compact construction, simple operation, high productivity. In this design, the design of the machine tool fixtures meet fixture basic requirements of the overall design, fully guarantee the quality of parts processing, has the high production efficiency and lower cost of manufacture and good structure technology .
Key words: Machining; Process specification; Special fixture; Turbine gear unit housing
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 渦輪減速器箱體綜述 1
1.2 渦輪減速器箱體國內(nèi)外發(fā)展概況 2
1.2.1 渦輪減速器箱體機械加工工藝發(fā)展概況 2
1.2.2 渦輪減速器箱體夾具發(fā)展概況 3
第2章 零件的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 5
2.1 渦輪減速器箱體的工藝分析 5
2.1.1 渦輪減速器箱體的作用 5
2.1.2 渦輪減速器箱體的工藝分析 5
2.2 選擇毛坯 6
2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差 6
2.4 設(shè)計毛坯圖 7
2.4.1 確定圓角半徑 7
2.4.2 確定毛坯的熱處理方式 7
2.5 機械加工工藝路線的制訂 9
2.5.1 選擇定位基準 9
2.5.2 制訂工藝路線 10
2.5.3 加工工藝過程的分析 13
2.5.4 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 13
2.5.5 確定工序尺寸 14
2.5.6 確定切削用量及基本時間 15
第3章 機床專用夾具的設(shè)計 35
3.1 確定設(shè)計任務(wù)、明確加工要求 35
3.2 定位方案的確定 35
3.3 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 35
3.4 切削力和夾緊力的計算 35
3.5 定位誤差的分析與計算 36
3.5.1 定位元件尺寸及公差確定 37
3.5.2 定位誤差計算 37
3.6 夾具體的設(shè)計 37
3.7 夾具與機床連接元件的選擇 38
3.8 夾具的使用說明 38
3.9 夾具的結(jié)構(gòu)特點 39
結(jié) 論 40
致 謝 41
參考文獻 42
CONTENTS
Abstract II
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Turbo gearcase Review 1
1.2 Turbo reducer box domestic and international development overview 2
1.2.1 Turbine gear unit housing process for development overview 2
1.2.2 Turbine gear unit housing fixture Development Abroad 3
Chapter 2 Part of the process planning 5
2.1 Turbo gear unit housing process analysis 5
2.1.1 Turbine gear unit housing role 5
2.1.2 Turbine gear unit housing process analysis 5
2.2 Select rough 6
2.3 Determine the roughcast allowances, blank dimensions and tolerances 6
2.4 Design rough Figure 7
2.4.1 Determine the fillet radius 7
2.4.2 To determine the heat treatment of blanks 8
2.5 Turbo gear unit housing process analysis 9
2.5.1 Select locating datum 9
2.5.2 Develop a process route 10
2.5.3 Machining process analysis 13
2.5.4 Select the processing equipment and process equipment 13
2.5.5 To determine process size 14
2.5.6 To determine the cutting parameters and the basic 15
Chapter 3 Machine dedicated fixture design 35
3.1 Determine the design task, and explicit processing requirements 35
3.2 Positioning program 35
3.3 Clamping design 35
3.4 Of cutting force and clamping force calculation 35
3.5 Positioning error analysis and calculation of 36
3.5.1 Positioning the component and tolerances to determine 37
3.5.2 The positioning error calculation 37
3.6 Folder specific design 37
3.7 Fixture and machine connected component selection 38
3.8 Jig instructions 38
3.9 Structural characteristics of the fixture 39
Conclusion 40
Thanks 41
References 42
第1章 緒論
1.1 渦輪減速器箱體綜述
渦輪減速器箱體類零件是機器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因此，渦輪減速器箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命[1]。
常見的減速器箱體類零件有：機床主軸箱、機床進給箱、變速渦輪減速器箱體、減速器箱體、發(fā)動機缸體和機座等。根據(jù)減速器箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式減速器箱體。渦輪減速器箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于渦輪減速器箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產(chǎn)品加工量的15%~20%[2]。
對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對于夾具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本是極少的，遠遠小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟效益就愈顯著[3]。
1.2 渦輪減速器箱體國內(nèi)外發(fā)展概況
1.2.1 渦輪減速器箱體機械加工工藝發(fā)展概況
機械加工工藝及夾具隨著科技的發(fā)展，并且與計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、控制論及系統(tǒng)工程與制造技術(shù)結(jié)合為制造系統(tǒng)，形成現(xiàn)代制造工程學。而物料流、能量流、信息流是組成制造系統(tǒng)的三個基本要素?，F(xiàn)代加工逐漸演變?yōu)榧苫南到y(tǒng)加工，這雖減輕了工人的勞動強度，但同時對工人的知識水平要求較高。這需要我們?nèi)轿坏恼J知現(xiàn)代科技知識。因此，在以后的學習中需要我們?nèi)轿坏膶W習其各個相關(guān)領(lǐng)域的知識，不能只注重一點，為將來的人才戰(zhàn)略提出了新的要求[4]。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，直接體現(xiàn)了一個國家的生產(chǎn)力水平，對產(chǎn)品質(zhì)量有著重大的影響。而工藝與裝備是制造業(yè)的基礎(chǔ)，工藝是人、機料等軟、硬要素集成的一項基礎(chǔ)工程，它貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程[5]。工業(yè)發(fā)達國家極為重視工藝與裝備問題，21世紀裝備制造應(yīng)是中國與發(fā)達國家競爭的主要領(lǐng)域之一[6]。自建國以來，特別是改革開放30多年來，我國機械制造業(yè)取得了較快發(fā)展，制造工藝取得了長足進步。但與西方先進工業(yè)國家相比，還存在著明顯差距，我國的裝備制造業(yè)發(fā)展速度相對緩慢，裝備制造業(yè)工藝水平與國際先進水平相比，在技術(shù)方面仍有一定差距，主要表現(xiàn)為“兩低”、“兩高”，即產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率低，工藝成本和環(huán)境污染高。因此，要充分認識機械制造工藝在振興我國裝備制造業(yè)中的基礎(chǔ)性作用[7]。
在機械制造工藝不斷發(fā)展的今天，其在國外表現(xiàn)出全球化、自動化、環(huán)?；⑻摂M化、網(wǎng)絡(luò)化等發(fā)展趨勢[8]。而我國的現(xiàn)代機械制造加工工藝主要沿著“廣義制造”（或稱“大制造”）的方向發(fā)展，具體的發(fā)展方向可以歸納為四個方面和多個大項目。這四個方面體現(xiàn)為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、現(xiàn)在成形和改性技術(shù)、現(xiàn)代加工技術(shù)、制造系統(tǒng)和管理技術(shù)，大項目則包括分層制造技術(shù)、微納米制造技術(shù)、高速加工技術(shù)等[9]。當前，我國工藝發(fā)展的重點是并行設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、改性技術(shù)與現(xiàn)代成形、材料成形過程仿真和優(yōu)化等[10]。
1.2.2 渦輪減速器箱體夾具發(fā)展概況
通用夾具一般被認為是在19世紀后期出現(xiàn)的，當時歐美工廠中出現(xiàn)天軸傳動的車床，同時又有了夾持的卡盤，因為兩者不可分割，這是最早出現(xiàn)的夾具。20世紀初，美國美國福特汽車公司推出T型轎車，訂單隨之激增。當時的機床精度還較差，為了保證零件的互換性，達到要求的孔距精度，出現(xiàn)殼鉆模和鏜模，有效地提高了生產(chǎn)率。到了20世紀20年代初，美國汽車工業(yè)的年產(chǎn)量已超過百萬輛以上的規(guī)模。“普通通用機床+專用夾具”這一生產(chǎn)方式拉開了近現(xiàn)代大批量生產(chǎn)的帷幕[11]。夾具的發(fā)展歷程，大約可以分為三個階段：第一個階段，主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這時夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得加工效率提高；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；第三階段，表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備[12]。
隨著科學技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。20世紀80年代以后，夾具在制造業(yè)中不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的機械加工領(lǐng)域，而且擴大到了檢驗、焊接等多種生產(chǎn)過程[13]。
夾具結(jié)構(gòu)和設(shè)計的發(fā)展主要受生產(chǎn)模式、制造工藝、機床或設(shè)備發(fā)展的影響。隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的機械加工方法發(fā)生了重大變革，由一次裝夾多面加工代替了傳統(tǒng)的多次裝夾和多次加工，由大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N小批量的生產(chǎn)。而數(shù)字化設(shè)備加工功能的擴大化，已經(jīng)將夾具引導(dǎo)刀具的功能完全替代了，給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求[14]。
隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代，機械制造系統(tǒng)欲適應(yīng)這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統(tǒng)（FMS）作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，對機床夾具提出了新的要求，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟以及計算機輔助夾具設(shè)計等方向發(fā)展[15]。
夾具元件多功能模塊化，能單獨使用也能與其他元件組合在一起使用的多功能模塊化單元體的比例將進一步增加，如現(xiàn)在使用的各種定位夾緊座、定位壓緊支承、精密虎鉗等模塊式單元體具有定位、夾緊以及調(diào)節(jié)的綜合功能，可以一件單獨使用，也可以幾件組裝在一起使用，T形基礎(chǔ)、方箱能組裝成一次能裝夾多件相同或不相同的工件的夾具，使用這種夾具可以減少機床的停機時間，最大限度發(fā)揮數(shù)控、加工中心機床的高效性能[16]。專用夾具、組合夾具一體化，現(xiàn)代化加工設(shè)備的多功能化，使工藝過程高度集中、工件一次定位裝夾后能完成多工序加工，這就需要一種通用而又能重復(fù)使用的組合可調(diào)式的夾具系統(tǒng)。它是由一系列統(tǒng)一化、標準化的元件和合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不同結(jié)構(gòu)、可重復(fù)使用的夾具，供單件或中小批量生產(chǎn)使用。這種夾具系統(tǒng)保留了組合夾具的各種優(yōu)點，組裝又像專用夾具那樣簡單可靠。為了便于夾具與機床定位連接，夾具基體有統(tǒng)一標準的定位連接位置，使之專用、組合夾具向著一體化、組合化方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代化加工設(shè)備的需要[17]。
夾具設(shè)計自動化，也是現(xiàn)代夾具發(fā)展的趨勢之一。隨著市場競爭日益激烈，傳統(tǒng)人工設(shè)計夾具的方法已無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)的需要。20世紀70年代后期，隨著計算機技術(shù)的普及、CAD的出現(xiàn)，由于夾具的圖形不大、結(jié)構(gòu)比一般機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，因此自然而然地想到將CAD技術(shù)用于夾具設(shè)計。因而，出現(xiàn)了計算機輔助夾具設(shè)計（CAFD）技術(shù)[18]。
白俄羅斯Раковнц院士早于1970年已發(fā)表了“在鉆模版上設(shè)計長槽窗口的算法”一文。此后20世紀70年代前期Раковнц院士發(fā)表了10篇有關(guān)在工藝裝備和夾具設(shè)計中應(yīng)用計算機的文章。20世紀80年代在美國也出現(xiàn)了有關(guān)“計算機輔助夾具設(shè)計”的文章、我國從20世紀80年代中期開始研究CAFD技術(shù)；到20世紀90年代初，清華大學開發(fā)了計算機輔助組合夾具夾具設(shè)計系統(tǒng)。隨著CAFD技術(shù)的進一步發(fā)展和現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，對組合夾具的設(shè)計和構(gòu)形自動化、智能化提出了更高的要求[19]。
第2章 零件的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 渦輪減速器箱體的工藝分析
2.1.1 渦輪減速器箱體的作用
題目所給定的零件是渦輪減速器箱體。由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運動。常見的渦輪減速器箱體零件有:各種形式的機床主軸箱、減速箱和變速箱等。
各種渦輪減速器箱體類零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點。
2.1.2 渦輪減速器箱體的工藝分析
該零件有三組加工面,但是沒有位置要求,還有五組孔,其中有兩組孔有位置和精度，機械加工工藝分析如下：
（1）零件的底面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將作為粗基準，表面粗糙度。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術(shù)要求。
（2）加工底面4個14孔，它是以底面為基準而加工的，它將作為精基準來完成以后孔的加工，為達到題目要求我采取鉆四個孔锪平上面的4個24大孔工序過程。為以后的一面兩銷定位加工做好準備。
（3）按照先面后孔的加工理論，我們以底面為基準面并采用兩個定位銷構(gòu)成一面兩銷原理來粗銑和精銑工件的左側(cè)面和98的左右端面，即可達到技術(shù)要求。
（4）然后再來加工一些次要的面，只要粗銑65的左右端面和36即可。
（5）鉆、擴、鉸這個比較重要的孔，必須分為粗加工然后再精擴鉸此孔，采用鋼球檢查，即能滿足技術(shù)要求。
（6）加工好孔后再來鏜和孔，因為此孔與孔有位置要求，所以放在后面來加工，以來找正要鏜孔的中心線，即可達到加工要求。
（7）加工4×M10-7H螺紋孔，由參考文獻[20]查知底孔為8.5mm，又因為本孔是螺紋孔，考慮到工藝要求采取鉆、攻絲二工步加工。
（8）加工4×M8-7H螺紋孔，由參考文獻[20]查知底孔為6.8mm，采用鉆、倒角、攻絲三工步加工。在加工的適當工藝過程中對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。
（9）加工M12-6H螺紋孔，由參考文獻[20]查知底孔為10.2mm采用鉆、倒角、攻絲。
按照以上加工過程來加工零件即可完成本零件的技術(shù)要求。
2.2 選擇毛坯
由該零件圖要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批量生產(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差
根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于mm和mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效進行處理。
由參考文獻[21]可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8~10級，加工余量等級MA為H~G級。
綜上所述毛坯主要加工表面的總余量及尺寸允許偏差見表2-1、表2-2所示：
表2-1 主要加工表面的總余量
主要加工表面
公稱尺寸（mm）
加工余量等級
加工余量數(shù)值（mm）
底面
74的孔
98的外圓端面
132的孔
65的凸臺端面
36凸臺
20
74
101
132
184
3
H
H
H
H
G
H
3
4
4
5
3
3.5
表2-2鑄件主要尺寸允許偏差
主要加工表面
毛坯尺寸（mm）
尺寸允許偏差（mm）
底面
74的孔
98的外圓端面
132的孔
65的凸臺端面
36凸臺
23
66
109
122
190
6.5
±0.5
±0.8
±0.8
±0.8
±0.8
±0.5
2.4 設(shè)計毛坯圖
2.4.1 確定圓角半徑
鑄件的內(nèi)外圓角半徑由參考文獻[4]中的表2.2-23來確定。結(jié)果為：
外圓角半徑：r=3；
內(nèi)圓角半徑：R=5。
以上所取的圓角半徑數(shù)值都能保證各表面的加工余量。
2.4.2 確定毛坯的熱處理方式
毛坯應(yīng)安排人工時效處理，以消除殘余的應(yīng)力，從而可以改善加工性能本零件的毛坯圖如圖2-1所示：
圖2-1渦輪減速器箱體毛坯圖
2.5 機械加工工藝路線的制訂
2.5.1 選擇定位基準
基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞矢鶕?jù)其功用的不同可分別為設(shè)計基準和工藝基準。
在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間，一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基準的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。
1. 粗基準的選擇
粗基準的選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則來選擇：
（1）工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先選擇該表面為粗基準；
（2）工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇加工量最少的表面為粗基準；
（3）工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應(yīng)選擇某個加工面為粗基準；
（4）選擇粗基準的表面應(yīng)盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次[22]。
基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實際情況，對一般的箱體零件來說，以底面作為基準是合理的，但從零件的分析得知，渦輪減速器箱體以左側(cè)面作為粗基準。
2. 精基準的選擇
精基準的選擇原則：選擇精基準時，應(yīng)從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應(yīng)按下列原則來選擇：
（1） 基準重合原則；應(yīng)選擇設(shè)計基準作為定位基準；
（2） 基準統(tǒng)一原則；應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相似，從而簡化夾具的設(shè)計和制造；
（3） 自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面本身來作為定位基準；
（4） 互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復(fù)加工的方法；
（5） 可靠，方便原則；應(yīng)選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準[7]。
本零件精基準選擇，采用基準重合原則可以避免由定位基準與設(shè)計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇底面作為精基準。
2.5.2 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量集中工序，除此之外我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效益，工藝簡單、工序集中，盡量降低成本。
1. 工藝路線方案一
工序1 銑底面。
工序2 鉆4×14锪平24的孔。
工序3 粗銑98的左右側(cè)面和工件的左側(cè)面。
工序4 銑前后65的凸臺面。
工序5 銑36凸臺面。
工序6 粗鏜74孔、孔口倒角2.5×45°，粗鏜132孔。
工序7 鉆、擴、鉸孔，孔口倒角1×45°。
工序8 精鏜孔和132的孔。
工序9 精擴鉸孔。
工序10 鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H。
工序11 鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H。
工序12 鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H。
2. 工藝路線方案二
工序1 銑底面。
工序2 鉆4×14锪平24的孔。
工序3 粗銑98的左右側(cè)面和工件的左側(cè)面。
工序4 銑前后65的凸臺面。
工序5 銑36凸臺面。
工序6 鉆、擴、鉸孔，孔口倒角1×45°。
工序7 粗鏜孔、孔口倒角2.5×45°，粗鏜132孔。
工序8 精銑98凸臺的左側(cè)面和工件的左側(cè)面。
工序9 精鏜孔和132的孔。
工序10 鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H。
工序11 鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H。
工序12 鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H。
3. 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按先粗后精，加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先加工74孔、孔口倒角2.5×45°，132孔。然后以底面為基準經(jīng)過尺寸鏈換算找正的中心線再來加工孔孔，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準找正孔的中心線來加工孔，這時的垂直度和精度容易保證，并且定位和裝夾都很方便。因此，選擇方案二是比較合理的。
4. 確定工藝過程方案
該零件擬定工藝過程見表2-3所示：
表2-3擬定工藝過程
工序號
工序內(nèi)容
簡要說明
010
020
030
040
050
060
070
080
090
0100
0110
0120
0130
0140
0150
一箱多件砂型鑄造
進行人工時效處理
涂漆
銑底面
鉆4×14锪平24的孔
粗銑98的左右側(cè)面和工件的左側(cè)面
精銑98凸臺的左側(cè)面和工件的左側(cè)面
銑前后65的凸臺面
銑36凸臺面
鉆擴鉸18孔,孔口倒角1×45°
粗鏜74孔、孔口倒角2.5×45°，粗鏜132孔
精鏜74孔和132孔
鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H
鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H
鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H
檢驗
入庫
消除內(nèi)應(yīng)力
防止生銹
先加工面
先粗加工
后精加工
后加工孔
2.5.3 加工工藝過程的分析
1. 保證相互位置精度
多道工序的加工都是以大孔、小孔以及平面組合定位，這種方法減少了工件的安裝誤差，能獲得很高的相互位置精度，其結(jié)構(gòu)簡單，制造精度容易保證的主要是孔定位基準的夾具是心軸和定位銷。以孔定位其定心精度很高。
2. 防止變形的工藝措施
前機體在加工過程中，常由于夾緊力、切削力和切削熱、熱處理等因素的影響而產(chǎn)生變形，使加工精度降低，防止變形注意以下幾點：
（1）與減少切削力和切削熱的影響。粗、精加工應(yīng)分開進行，使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中可以得到糾正，也可以采用輔助支撐，增加安裝剛性，減少切削力影響。
（2）減少夾緊力的影響，工藝上可采取一些措施?？梢苑稚?yīng)力，減少變形。夾緊力不應(yīng)集中于工件的某一點，使應(yīng)力分布在比較大的面積上，以使工件單位面積上所受力較小，從而減少變形。還可以采用夾緊工件的夾具。
2.5.4 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
由于生產(chǎn)類型為中批量，故加工設(shè)備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
1. 選擇夾具
本零件除銑、鏜及鉆孔等工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。
2. 選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具
（1）銑刀選擇硬質(zhì)合金銑刀。
（2）鉆孔、攻螺紋選用高速鋼麻花鉆、機用絲錐。
3. 選擇量具
本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，根據(jù)參考文獻[23]選擇如下：
（1）選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標卡尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm。測量范圍100mm~125mm的外徑千分尺。
（2）選擇加工孔量具
因為孔的加工精度介于IT7~IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm。測量范圍50mm~125mm的內(nèi)徑千分尺即可。
2.5.5 確定工序尺寸
1. 確定面的加工（所有面）
根據(jù)加工長度的為60mm，毛坯的余量為3mm，粗加工的量為2mm。根據(jù)參考文獻[24]表2.3-21加工的長度的為60mm、加工的寬度為60mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。
2. 確定孔的加工
（1）mm
毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7~IT8之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗鏜：mm 2Z=1.6mm
精鏜：mm
（2）mm
毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7~IT8之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗鏜：mm 2Z=1.0mm
精鏜：mm
（3）mm
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT6~IT7之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：mm 2Z=2mm
擴孔：mm 2Z=0.4mm
鉸孔：mm
（4）鉆4×14mm锪平24mm的孔
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8~IT9之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉸孔：4×14mm
锪平：4×24mm
（5）鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8~IT9之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：10.2mm 2Z=0.9mm
孔口倒角：2×45°
攻絲:： M12-6H
（6）鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8~IT9之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：8.5mm 2Z=0.75mm
攻絲：M10
（7）鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H
毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8~IT9之間。由參考文獻[24]查表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：4×6.8mm 2Z=0.6mm
攻絲：4×M8-7H
2.5.6 確定切削用量及基本時間
切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定ap和f，再確定v。
1. 工序40切削用量及基本時間的確定
本工序為銑底面。已知工件材料為HT200，銑削寬度ae=60mm，銑削深度ap=3mm，根據(jù)參考文獻[25]中的表3.1選擇銑刀的基本形狀。選擇硬質(zhì)合金YG8端面銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10。機床選用X62W型臥式萬能銑床。
（1）切削用量
1）確定每齒進給量fz
X62W型臥式銑床的功率為7.5kW，根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-73所知，工藝系統(tǒng)剛性為中等。硬質(zhì)合金端面銑刀加工灰鑄鐵，查得每齒進給量fz=0.2~0.29mm/z，現(xiàn)取fz=0.2mm/z。
2）選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-75所知，用硬質(zhì)合金端面銑刀粗加工灰鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm。根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-76所知，銑刀直徑d=200mm，耐用度T=300min。
3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM
根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-77公式所知，依據(jù)銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10，銑削深度ap=3mm，耐用度T=300min時，故相應(yīng)的切削速度為：
式中 d——銑刀直徑，mm；
T——耐用度，mm；
ap——銑削深度，mm；
fz——每齒進給量，mm/r；
ae——銑削寬度，mm；
z——銑刀齒數(shù)。
根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-77，查取=203，qv=0.2，m=0.32，=0.2，=0.35，uv=0.2，pv=0，kv=1。則切削速度為：
=61.76m/min
再根據(jù)公式：
=98.34r/min
根據(jù)X62W型臥式萬能銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=95r/min，則實際切削速度為：
=60m/min
工作臺每分鐘進給量為：
fMz=fzzn=0.2×10×95=190mm/min
4）校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[27]中表2.4-96得切削功率為：
式中z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。
將它們帶入上式中得：
kW
又根據(jù)參考文獻[28]中表6.37查得機床功率為7.5kW，若取效率為0.85，7.5×0.85=6.375kW＞2.78kW
故機床功率足夠。
（2）基本時間
根據(jù)參考文獻[28]中表3.35，銑底面的基本時間為：
式中 Tj——基本時間，s；
——切削加工長度，mm；
——刀具切入長度，mm；
——刀具切出長度，mm；
fM——工作臺每分鐘進給量，mm。
其中，=1~3。
工時定額是指完成零件一道工序的時間定額，也稱為單件時間定額?？砂聪率接嬎悖?
式中 ——單件時間定額；
——輔助時間，一般取（15%~20%）Tj，Tj與之和稱為作業(yè)時間；
——布置工作時間，約為作業(yè)時間的2%~7%；
——休息及生理需要時間，約為作業(yè)時間的2%~4%；
——準備與終結(jié)時間，大量生產(chǎn)時可忽略不計，中小生產(chǎn)時按作業(yè)時間的3%~5%（在本工藝中可忽略不計）。
則銑底面的基本時間為：
=0.98min=58.8s
輔助時間為：
=0.15×=0.15×58.8=8.82s
其它時間為：
+=2×[0.02×（）]=2×0.02×[（58.8+8.82）]=2.7s
總單件時間定額：
Td=+++=58.8+8.82+2.7=70.32s
2. 工序50切削用量及基本時間的確定
本工序為鉆4×14mm的孔和锪4×24的沉頭孔。選用硬質(zhì)合金刀具，機床為Z3025搖臂鉆床，工件裝卡在專用夾具中，使用切削液。
（1）確定鉆孔4×14mm的切削用量
1）確定進給量f
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-1，查取進給量f=0.25mm/r。
2）確定切削速度v
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-8的計算公式確定：
式中=8.1，=0，=0.25，=0.55，m=0.125，T=60，=1.0。
=19.7m/min
再有公式：
初步算出：
=448r/min
根據(jù)機床Z3025主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=500r/min，所以實際速度：
=22m/min
（2）確定锪4×24的沉頭孔的切削用量
1）確定進給量f
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-1，查取進給量f=0.12mm/r。
2）確定切削速度v
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-8公式計算得，v=20m/min，再由公式：
=265.4r/min
根據(jù)機床Z3025主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=315r/min，所以實際切削速度：
=23.7m/min
（3）基本時間
1）鉆4×14mm孔的基本時間
根據(jù)參考文獻[28]中表3.35，鉆削的基本時間為：
式中 Tj——基本時間，s；
L——總切削長度，mm；
——切削加工長度，mm；
——刀具切入長度，mm；
——刀具切出長度，mm；
——刀具進給量，mm/r；
n——機床轉(zhuǎn)速，r/min；
i——進給次數(shù)。
其中=，D為孔的直徑（mm），得=3mm，i=4，=1~4mm，當鉆中心孔或盲孔時=0，所以取=0。所以：
=0.736min=44.16s
2）锪4×24mm沉頭孔的基本時間
根據(jù)參考文獻[28]中表3.35，鉆削的基本時間為：
其中=5mm，=2mm，i=4
=0.68min=40.8s
單件總基本時間：
=44.16+40.8=84.96s
輔助時間：
=0.15×84.96=12.74s
其它時間：
+=[0.02×（84.96+12.74）]×2=4s
總單件時間定額：
Td =+++=84.96+12.74+4=101.7s
3. 工序60切削用量及基本時間的確定
本工序為粗銑98凸臺的左右側(cè)面和工件的左側(cè)面，精銑98凸臺的左側(cè)面和工件的左側(cè)面，根據(jù)參考文獻[切削用量簡明手冊]中的表3.1選擇銑刀形狀。所選擇的刀具為硬質(zhì)合金YG8端面銑刀，其直徑=100mm，齒數(shù)z=10,mm,齒數(shù)z=10。機床選用X61W型臥式銑床。
（1）切削用量
1）確定每齒進給量
根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-73所知，查得粗銑和精銑每齒進給量=0.2~0.29mm/z，現(xiàn)取粗銑=0.2mm/z，精銑=0.24mm/z。
2）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[26]中的表2.1-75，查取銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為2.0mm。根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-76，查取耐用度T=130min。
3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM
依據(jù)上述參數(shù)，按照參考文獻[26]中表2.1-77的公式計算，得 v＝85mm/s，n=246r/min。
根據(jù)X61W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，查取n=255r/min，則實際切削速度：
=
==80.1m/min
粗銑工作臺每分鐘進給量為
fM= fzzn=0.2×10×255=510mm/min
精銑工作臺每分鐘進給量為
fM= fzzn =0.24×10×255=612mm/min
根據(jù)X61W型臥式銑床工作臺進給量表，選擇粗銑fM=510mm/min，精銑fM=620mm/min，則實際的每齒進給量為粗銑=0.2mm/z, 精銑=0.24mm/z。
4）校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[27]表2.4-96，得切削功率為：
取z=10，n=255/60=4.25r/s，=100mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1
將它們帶入上式中得：
kW
又由參考文獻[28]表6.37查得機床功率為7.5kW，若取效率為：
0.857×0.85=6.375kW＞4.95kW
故機床功率足夠。
（2）基本時間
1）粗銑98mm凸臺左右側(cè)面基本時間：
=0.45min=27s
2）粗銑工件的左側(cè)面基本時間：
Tj==0.34min=20.7s
3）精銑98mm凸臺左側(cè)面基本時間：
=0.19min=11.4s
4）精銑工件左側(cè)面基本時間：
=0.28min=16.8s
總基本時間：=27+20.7+11.4+16.8=75.9s
輔助時間：
=0.15×75.9=11.39s
其它時間：
+=2×[0.02×（75.9+11.39）]=3.49s
單件時間定額：
Td =+++=3.49+75.9+11.39=90.78s
4. 工序70切削用量及基本時間的確定
本工序為銑前后65的凸臺面。已知銑削寬度=65mm，銑削深度ap=3mm。所選擇的刀具為硬質(zhì)合金YG8端面銑刀，銑刀直徑 d=80mm，z=10。故機床選用X62W臥式銑床。
（1）切削用量
1）確定每齒進給量
根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-73所知用端面銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量=0.2~0.29mm/z，現(xiàn)取=0.2mm/z。
2）選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-75所知，用端面銑刀加工鑄鐵，查取銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為2.0mm，根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-76，查取耐用度T=120min。
3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM
根據(jù)參考文獻[26]所知，依據(jù)銑刀直徑d=80mm，銑削寬度=65mm，銑削深度ap=3mm，耐用度T=120min時。按照參考文獻[26]中表2.1-77的公式計算，得v=74m/min，n=297r/min。
根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=300r/min。則實際切削速度：
=
==75.36m/min
工作臺每分鐘進給量為
fM= fzzn=0.2×10×300=600mm/min
根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺進給量表，選擇fM=600mm/min，則實際的每齒進給量為=0.2mm/min。
4）校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[27]表2.4-96,得切削功率為:
取z=10，n=300/60=5r/s，=65mm，=3mm，=0.2mm/z，=1
將它們帶入上式中得：
kW
又由參考文獻[28]表6.37查得機床功率為7.5kW，若取效率為0.85，則
7.5×0.85=6.375kW＜6.21kW
故機床功率足夠。
（2）基本時間
銑前后65mm的凸臺面基本時間：
=0.216min=13s
輔助時間：
=0.15×13=9s
其它時間：
+=2×[0.02×（13+9）]= 0.88s
單件時間定額：
Td=+++=13+9+0.88=22.8s
5. 工序80切削用量及基本時間的確定
本工序為銑36凸臺面，已知銑削寬度=36mm，ap=3.5mm。根據(jù)選擇銑刀的基本形狀刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金YG8端面銑刀，d=50mm，z=8。選用X62W機床。
（1）切削用量
1）確定每齒進給量
根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-73所知，用端面銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量=0.2~0.9mm/z、現(xiàn)取=0.2mm/z。
2）選擇銑刀磨損標準及耐用度
根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-75所知，用端面銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為2.0mm，根據(jù)參考文獻[26]中表2.1-76查取耐用度T=110min。
3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM
依據(jù)銑刀直徑d=50mm，銑削寬度=36mm，銑削深度ap=3.5mm，耐用度T=110min時。按照參考文獻[26]中表2.1-77的公式計算，得v=46.5m/min，n=297r/min。
根據(jù)X62W型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=300r/min，則實際切削：
=
==47.1m/min
工作臺每分鐘進給量為：
fM= fzzn=0.2×8×300=480mm/min
根據(jù)X62W型立式銑床工作臺進給量表，選擇fM =475mm/min，則實際的每齒進給量為=0.197≈0.2mm/z。
4）校驗機床功率
根據(jù)參考文獻[27]表2.4-96,得切削功率為:
取z=8，n=235/60=3.9r/s，=36mm，ap =3.5mm，=0.2mm/z，kpm =1
將它們帶入上式中得：
kW
又由參考文獻[28]中表6.37得機床功率為7.5kW，若取效率為0.85，則
7.5×0.85=6.375kW＞3.06kW
故機床功率夠。
（2）基本時間
銑36mm凸臺面基本時間：
=0.075min=4.5s
輔助時間：
=0.15×4.5=0.675s
其他時間：
+=2×[0.02×（4.5+0.675）]= 0.2s
單件時間定額：
Td =+++=0.2+4.5+0.675=5.38s
6. 工序90切削用量及基本時間的確定
本工序為鉆、擴、鉸孔，孔口倒角1×45°，刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=16mm，17.6mm擴孔鉆和18mm的鉸刀，選用機床為立式鉆床Z535型，使用切削液。
（1）鉆mm孔至16mm的切削用量
1）確定進給量f
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-1，查取進給量f=0.37~0.45mm/r，現(xiàn)取f=0.43mm/r。
2）確定切削速度v
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-8的公式計算，得v=0.35m/s=21m/min，r/min。
根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉(zhuǎn)速表，選取n=400r/min，所以實際切削速度：
m/min
（2）擴孔mm至mm的切削用量
1）確定進給量f
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-5，查取進給量f=0.96mm/r。
2）確定切削速度v
根據(jù)參考文獻[27]中表3-54所知，擴孔的切削速度為(1/2~1/3)鉆，所以v=1/2鉆孔的速度=20.1×1/2=10.5mm/min。再根據(jù)公式：
=182r/min
根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉(zhuǎn)速表，選取n=195r/min, 所以實際切削速度：
m/min
（3）鉸mm孔的切削用量
1）確定進給量f
根據(jù)參考文獻[26]中的表3.4-6，查取進給量f=1.6mm/r。
2）確定切削速度v
根據(jù)參考文獻[26]中表3.4-8公式計算，得v=0.121m/s=7.26m/min，則由此算出轉(zhuǎn)速：
=128.5r/min
根據(jù)立式鉆床Z535型主軸轉(zhuǎn)速表，選取n=140r/m