1、数控加工工艺课程 设计说明书 1 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 支撑轴支座是印染机上的一个重要零件。印染机通过该零件的安装平面（即零件图上 A、 B 两面及 90mm 孔、 100mm 孔）与印染机和工作轴相连，并圆柱销定位，用螺栓固定，实现与印染机的正确连接。 1.2 零件的工艺分析 由附图可知，其材料为 HT200，该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性即减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 该零件上主要加工面为 A 面、 B 面， 2-25mm 孔， 4-18mm 台阶孔， 90mm孔、 100mm 孔 。 90mm 孔、 100mm 孔 的轴线平行度 0.06mm 以及
2、100mm 孔端面与基准面0.05mm 的垂直度直接影响支座与轴的接触精度及配合精度。因此，它们的加工需一次装夹完成加工，同时也可以捎带加工出 3-6mm 及 3-6.6mm 孔。 2-25mm 孔间距 40 0.2， 4-18mm 孔间 距 90 0.2,175 0.2，以及 90mm 孔、 100mm 孔的轴线至 B 面的距离 120 0.2，影响支座与印染机和工作轴的正确定位，从而影响支座与 轴配合的工作质量。 由参考文献【 1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上 述技术要求是可以达到的。零件的结构工艺性也是可行的。 数控加工工艺课程 设计说明书 2 二、 零件的毛
3、坯 分析 根据零件的材料确定毛坯为铸件，又由题目可知零件的质量为 12.4Kg。毛坯的铸造方法选择砂型铸造，又由于 90mm 孔、 100mm 孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后还要安排人工时效处理。 由参考文献【 1】知，该种铸件的尺寸公差 等级 为 CT-8 10 级，加工余量为 MA-G 级，故 CT 取 10 级， MA 取 G 级。 由参考文献【 1】查表确定各 表面的 总余量如表 2-1 所示： 表 2-1 各加工表面总余量 （ mm） 加工表面 基本尺寸 加工余量 等级 加工余量数值 说明 B 面 20 E 3.0 底面 ,双 侧 加工 ，取 下 行数据 A
4、 面 292 E 4.0 侧面 ,单 侧 加工 ，取 上 行数据 90mm 孔 90 G 5.0 100mm 孔 100 G 5.0 左端面 120 G 3.O 单侧加工，取下行数据 右端面 130 G 3.0 2-25mm 端面间距 400+0.2 G 3.5 由参考文献【 1】查表得到铸件主要尺寸的公差如表 2-2 所示： 表 2-2 主要毛坯尺寸 及 公差 （ mm） 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 CT B 面 20 3.0 23 10 A 面 292 4.0 296 10 数控加工工艺课程 设计说明书 3 90mm 孔 90 10.0 80 100mm 孔 100 10
5、.0 100 左端面 42 3.0 45 10 右端面 51 3.0 54 10 数控加工工艺课程 设计说明书 4 三、 工艺规程设计 3.1定位基准的选择 精基准的选择： 由附图可知，支撑轴支座的 B 面既是装配基准，又是设计基准，用它做基准能使加工遵循“基准重合”的原则，实现支座“一面两孔”的典型定位方式，各基面的加工也能用它定位，这样使加工工艺路线遵循了“基准统一”的原则。 此外， B 面的面积较大，定位比较稳定，加紧方案也比较简单，可靠，操作方便。 粗基准的选择：粗基准的选择应考虑以下几点要求，第一：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀； 第二， 装入孔的旋
6、转零件与孔内壁由足够的间隙。此外，还应能保证定位精确，加紧可靠。 最先进行机械加工的表面是精基准 B 面，这时可有两种夹紧方案实现定位夹紧： 方案一：用 一个圆柱销和削边销限定三个自由度 ； 再以 B 面 的支撑板限定三个 自由度 ，这种方式符合“一面两孔”的定位方式。该 方案适用于大批大量生产中，在加工 B 面及其上面的各孔及各孔的自动线上采用随行夹具时用。 方案二：用 两 根两头带反锥形的心棒插入毛坯孔中并夹紧，粗加工 B 面时，将心棒置于两头的 V 形架上限制四个自由度，再以 B 面本身找正限制一个自由度。这种“随行 心棒”比上述随行夹具简单的多。又因随行工位少，准备的心棒数量少，因而此
7、种方案是可行的。 3.2 制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： A 面：粗铣 精铣 B 面：粗 铣 精铣 90mm 孔：粗镗 精镗 100K7mm 孔：粗镗 精镗 台阶孔：粗铣 精铣 2-25H7：钻 扩 铰 3-6mm 孔：钻 3-6.6mm 孔： 钻 数控加工工艺课程 设计说明书 5 R17 凹面：锪 5mm 孔：钻 因 90mm 孔、 100K7mm 孔轴线与 A、 B 面有较高的平行度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则。即分别在一次装夹下将两面完成或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。 根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加
8、工后精加工的原则，将 A 面、 B 面及 90mm 孔、 100K7mm 孔的粗加工放前面，精加工放后面。每一阶段又首先加工面，后加工 90mm 孔、 100K7mm 孔，其它次要表面放在最后加工。 初步拟定加工工艺路线如下： 工序号 工序内容 说明 铸造 时效 消除内应力 涂漆 防止生锈 10 粗车 B 面及侧面 先加工基准面 20 粗铣 A 面 30 粗铣 4 个台阶孔 留余量 40 粗镗 90mm 孔， 100K7mm 孔，孔 口倒角 留精镗余量 50 钻扩铰 2-25H7mm 孔 60 精铣 B 面 ， A 面 精加工开始 70 精铣 4 个台阶孔 80 精镗 90mm 孔， 100K
9、7mm 孔 90 钻 3-6mm 孔， 3-6.6mm 孔 100 检验 110 入库 上述方案虽然遵循了 加工工艺路线拟定的一般原则，但是某些工序有些问题还值得进一步研究讨论。如粗车 B 面，因为工件和夹具比较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难；又由于 B 面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改为铣削加工。 数控加工工艺课程 设计说明书 6 另外， 3-6mm 孔， 3-6.6mm 孔 及 5mm 孔 尽管是次要表面，但在镗 90mm孔， 100K7mm 孔时，也可将其加工出来。这样可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且时间不长。
10、 修改后的工艺路线如下： 工序号 工序内容 说明 铸造 时效 消除内应力 涂底漆 防止生锈 10 粗、精铣 B 面 粗、精铣 A 面 先加工基准面， 留精铣余量 20 粗 、精 铣台阶面 留精铣余量 30 粗 、精 铣 90mm 孔及 100K7mm 孔的 左右 端面 和2-25H7mm 两孔的内端面 先加工面 40 钻扩铰 2-25H7mm 两孔 ，锪 R17 凹面 后加工孔 50 粗、精镗 90mm 孔，孔口倒角，钻 3-6mm 孔 粗、精镗 100K7mm 孔，孔口 倒角，钻 3-6.6mm孔及 5mm 孔 60 检验 70 入库 3.3 选择加工设备及刀 具 、夹具 由于生产类型为批量
11、生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。 粗精铣 B、 A 基准面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择 X62W 立式铣床（参考文献【 1】表 3.1-73）。 选择直径 D 为 100mm 的 C 类 圆柱形 面铣刀（参考文献【 1】表 4.4-40）、 数控加工工艺课程 设计说明书 7 专用夹具和游标卡尺。 粗精铣台阶面选 用 X53K 立式铣床、莫氏锥柄立铣刀、专用铣夹具、专用检具。 粗精铣 90mm孔及 100K7mm孔的内端
12、面和 2-25H7mm两孔的内端面时，选用 X53K 立式铣床、端面铣刀、 专用夹具及检具。 工序 40 中钻扩铰 2-25mm 孔 ，孔口倒角 1 45，选用钻床、锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用单刃铰刀、 专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。 锪 R17 凹面时选择直径为 17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为 10mm. 粗、精镗 90mm 孔、 100K7mm 采用卧式双面组合镗床，选择镗通孔 的镗刀、专用夹具、游标卡尺。 钻 3-6mm 孔及钻 3-6.6mm 孔 ,5 孔 时，选择相应尺寸的锥柄钻 头和 8mm 90的钻头加工 。 3.4 加工工序设计 3
13、.4.1 工序 10 B、 A 面粗 、 精铣工序设计 由参考 文献【 1】查平面加工余量，得精加工余量 Z 精 =1.5mm 已知 B 面总余量为 3mm，故粗加工余量 ZB 粗 =3-1.5=1.5mm 如图所示，精铣 B 面工序中，以 90mm 孔（设为 B 孔）定位， B 至该孔轴线工序尺寸即为设计尺寸 XB-B 精 =120 0.2mm，则粗铣 B 面工序尺寸为 121.5mm。 查文献【 1】，得 粗加工公差等级为 IT11 IT14, 取 IT11，其公差为 TB-B 粗 =0.16mm。 所以， XB-B 粗 =121.5 0.8mm。 校核精铣余量 ZB 精 ： ZB 精 =
14、 XB-B 粗 min - XB-B 精 max = (121.5-0.16)-(120+0.2) = 1.14mm 余量足够。 由参考文献【 1】，取粗铣的每齿进给量 fz = 0.2 mm/z, 取精铣 fz = 0.05 数控加工工艺课程 设计说明书 8 mm/z ，粗铣走刀一次， 取 ap = 2 mm,精铣走刀一次， 取 ap = 1.0 mm。 由参考文献【 2】， 取粗铣 铣削 速度为 40 m/min ,精铣铣削速度为 70 m/min。 又前面选定铣刀直径为 110mm,故粗铣时 主轴转速 为： n=1000V/ D=1000 40/3.14 110=115.8 r/min
15、故取 n=120 r/min。 精铣时 主轴转速 为： n=1000V/ D=1000 70/3.14 110=202.6 r/min 故取 n=205 r/min。 铣削 A 面时，选用直径为 D30mm 的立铣刀，取粗铣时 铣削速 为 12m/min ,精铣 铣削速 为 18m/min，计算出粗铣时 主轴转速 为： n=1000V/ D=1000 12/3.14 30=127.38 r/min 故取 n=130r/min。 精铣时 主轴转速 为： n=1000V/ D=1000 18/3.14 30=191.08r/min 故取 n=200 r/min。 3.4.2 工序 30 粗、精铣
16、90mm 孔及 100K7mm 孔的内端面和 2-25H7mm 两孔的内端面 粗加工大孔端面时，由参考文献【 2】，选用直径为 40mm 硬质合金端铣刀，取每齿进给量 fz=0.3mm，切削速 度 VC=18m/min, 粗铣走刀一次，取 ap = 2 mm,精铣走刀一次，取 ap = 1.0 mm。 由此计算出主轴转速为： n=1000VC/ D =1000 18/(3.14 40)=143r/min 故取主轴 转速取 150r/min。 精加工时，取 削速度 VC=38r/min,每齿进给量 fz=0.05mm，则精加工时切削速度为： n=1000VC/ D =1000 38/(3.14
17、40)=302.5r/min 故取主轴 转速取 310r/min。 加工 2-25mm 孔端面时，选用直径为 14mm 的立铣刀， 粗加工时， 取 VC=16m/min,每齿进给量取 fz=0.1mm,由此计算出粗铣时的主轴转速为： n=1000VC/ D =1000 16/(3.14 14)=364r/min 数控加工工艺课程 设计说明书 9 故 取实际铣削时主轴转速为 370r/min。 由参考文献【 3】表 5-3，选用直径为 10mm 的立铣刀，取每齿进给量为fz=0.05mm，铣削速度取 VC=18m/min，由此计算出精铣时的主轴转速为： n=1000VC/ D =1000 18/
18、(3.14 10)=573r/min 故 取实际铣削时主轴转速为 580r/min。 3.4.3 工序 20 粗铣、精铣台阶 面 的设计 查参考文献【 2】，选择粗铣台阶 面 的铣刀为直径 D12mm 的立铣刀。 由参考文献【 3】表 5-3，粗铣时铣削速度取 VC=16m/min,每齿进给量取fz=0.1mm,由此计算出粗铣时的主轴转速为： n=1000VC/ D =1000 16/(3.14 12)=425r/min 故 取铣削时主轴转速为 420r/min. 精铣时， 选用直径为 8mm 的立铣刀， 取每齿进给量为 fz=0.05mm，铣削速度取 VC=18m/min，由此计算出精铣时的
19、主轴转速为： n=1000VC/ D =1000 18/(3.14 8)=716r/min 故 取精铣时主轴转速为 700 r/min。 3.4.4 工序 40 钻扩铰 2-25H8mm 两孔 及锪 R17凹面 2-25H8mm 的扩 -铰余量由参考文献【 1】查得，取 Z 扩 = 0.9mm， Z 铰 =0.1mm,由此可得出 Z 钻 =12.5-0.9-0.1=11.5mm. 各工步的余量和工序尺寸及公差列于表 2-3： 表 2-3 各工步余量和工序尺寸及公差 （ mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸及公差 2-25H8mm 钻孔 11.5 23 2-25H8mm 扩孔 0
20、.9 H10 24.80+0.084mm 2-25H8mm 铰孔 0.1 H8 25+0+0.033mm 由参考 文献 【 3】得 ，取钻 削 23 时 进给 量 f =0.3mm/r,钻 削速 度取VC=24m/min,由此计算出钻削时主轴转 速 为： n=1000VC/ D =1000 24/(3.14 23)=332r/min 按照机床实际 转速 取主轴转速为 340r/min。 数控加工工艺课程 设计说明书 10 扩 2-25H8mm 孔，参考文献【 2】，取进给量 f=0.3mm,参考表 10.4-35， 扩孔时 切削速度 VC=0.3 m/s=18m/min，由此计算出扩孔时主轴
21、转速 为： n=1000VC/ D =1000 18/(3.14 24.8)=231r/min 故取 实际 转速 取 主轴转速为 240r/min。 参考文献【 2】表 10.4-36，取铰孔的进给量 f=0.8mm,切削速度为 VC=16 m/min。由此计算出主轴转速： n=1000VC/ D =1000 16.8/(3.14 25)=214r/min。 故取 实际转速取主轴转速为 220r/min。 R17 凹面的加工 查参考文献【 2】，锪 R17 凹面时选择直径为 17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为 10mm。 3.4.5 工序 50 粗镗、精镗 90mm、 100k7mm
22、 孔及钻 3-6mm、3-6.6mm 两孔的设计 查文献【 3】表 6-5 得，粗镗孔以后孔的直径为 89.3mm,故孔的精镗余量为 ZB 精 =（ 90-89.3） /2=0.35mm。 又已知 ZB 总 =5.0mm， 故 ZB 粗 =5.0-0.35=4.75mm。 对于 100K7mm，查文献【 3】表 6-5 得，粗镗孔以后孔的直径为 99.3mm, 故孔 的精镗余量为 ZA 精 =（ 100-99.3） /2=0.35mm。 又已知 ZA 总 =5.0mm， 故 ZA 粗 =5.0-0.35=4.75mm。 粗镗及精镗工序的余量和尺寸及公差列表与 2-4： 表 2-4 镗孔余量和工序尺寸及公差 （ mm） 加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 90mm 粗镗孔 4.75 89.3mm 90mm 精镗孔 0.35 H7 90 mm 100K7mm 粗镗孔 4.75 99.3 mm 100K7mm 精镗孔 0.35 K7 100 mm
