1、 第 2 章、手柄座的机械加工工艺设计 2.1.确定毛坯的制造形式 零 件材料为 HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。 由于零件上孔都较小，且都有严格的表面精度要求，故都不铸出，留待后续机械加工反而经济实用。 2.2.基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过 程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择
2、 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 825H 孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块分别支承 825H 和 13R 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全 定位 ,然后进行铣削。 (2)精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。这在后面还要专门计算，此处不再重复。 2.3.工艺路线的拟定 制定工艺路线得出发点 ,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理
3、的保证 ,在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （ 1）工艺路线方案一 ： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序三：粗铣上、下表面，精铣 下表面； 工序四：钻 825H 孔 ； 工序五：插键槽 6H9； 工序六：铣槽 1443 mm； 工序七：钻、拉孔 710H ； 工序八：钻孔 5.5 ； 工序九：钻、扩 714H 螺纹孔 ； 工序十：钻、钳 5 锥销通孔 、 M10-7H； 工序十一：终检。 （ 2） 工艺路线方案二 ： 工序一：备 料 工序二：铸造毛坯 工序三：钻 825H
4、 ； 工序四：粗铣上、下表面； 工序五：精铣下表面； 工序六：插键槽 6H9 mm； 工序七：铣槽 14 mm 43 mm； 工序八：钻孔 5.5 ； 工序九：钻、拉孔 710H ； 工序十：钻、扩 714H ； 工序十一：钻、钳 5 锥销通孔 、 M10-7H； 工序十二：终检。 （ 3） 、工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺，然后加工825H 的孔，再以 825H 的孔的孔为基准加工 710H 的孔。方案二则是先加孔 825H后再加工上下表面，再加工孔 710H ，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知
5、，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工 825H 及插键槽，最后完成对 710H 的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。 综上所述，零件的具体工艺过程如下： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序三：粗铣、半精铣 45 凸台端面，选用 X51 立式铣床； 工序四：钻，扩，铰 825H 内孔，选用 Z535 立式钻床； 工序五：钻，粗铰，精铰 710H 孔，选用 Z525 立式钻床； 工序六：铣槽 23.0014 mm，选用 X63 卧式铣床； 工序七：钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔，选用 Z525 立式钻床； 工序八：钻底孔，攻螺纹孔 M10mm，选用
6、Z525 立式钻床； 工序九：钻 5 锥销通孔，选用 Z525 立式钻床； 工序十：拉键槽 6H9mm； 工序十一：钻槽底通孔钻 5.5 ， 选用 Z525 立式钻床 ； 工序十二：终检。 2.4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA6140 车床手柄座零件材料为 HT200,毛坯重量约为 0.73kg，生产类型为中批量生产，采用砂型铸造生产。由于所有孔均有精度要求，且尺寸小，均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。 查机械制造工艺学课程设计指导书确定加工余量： 砂型铸造，机器造型，材料为灰铸铁，查表 5-2 可知，公差等级 CT为 812,选取 CT10，查表 5-3 可知，要求的机械
7、加工余量等级为 EG,选取 G。 切削余量：查表 5-4 可知， 基本尺寸小于 100mm， 加工余量为 1.4mm； 基本尺寸小于 63mm，加工余量为 0.7mm。 铸件公差等级为 CT10：查表 5-1，基本尺寸小于 100mm，取 3.2mm； 基本尺寸小于 63mm，取 2.8mm。 （ 1） 45mm 圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 45mm 圆柱两端面经过两道工序，先粗铣 45mm 圆柱大端面，再粗，半精铣 45mm 圆柱小端面，各步余量如下： 粗铣：由机械加工工艺手册表 3.2-23，其余量值 规定，对于大端面（ 50mm）为1.02.0mm，现取 1.8mm
8、；对于小端面，取为 1.2mm。表 3.2-27 粗铣平面的厚度偏差（ 30mm）为 -0.25-0.39mm，现取 -0.30mm。 半精铣：由机械制造工艺设计简明手册表 2.3-2，其余量规定值为 1.0mm。 故铸造毛坯的基本尺寸为 43 1.2 1.8 1.0 47mm 。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为 2.8mm。故： 毛坯的名义尺寸： 43 1.2 1.8 1.0 47mm； 毛坯的最小尺寸： 47 1.4 45.6mm； 毛坯的最大 尺寸： 47 1.4 48.4mm； 粗铣大端面后的最大尺寸： 43 1.0 1.2 45.2mm； 粗铣大端面后的最小尺寸： 45.2
9、 0.30 44.9mm； 粗铣小端面后的最大尺寸： 43 1.0 44mm； 粗铣小端面后的最小尺寸： 44 0.30 43.7mm。 精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按加工工艺手册表 5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取 IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为 43 错误 !未找到引用源。 （ 2） 14H7mm 孔端面毛坯尺寸及加工余量计 算 根据工序要求， 14H7mm 孔端面仅由粗铣得到，故 14H7mm 孔端面距 25H8mm 孔中心线的毛坯基本尺寸为 43 1.2 44.2mm，故： 毛坯的名义尺寸： 43 1.2 44.2mm； 毛坯的最
10、大尺寸： 44.2 1.4 45.6mm； 毛坯的最小尺寸： 44.2 1.4 42.8mm。 粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同，但由于零件图纸并未给出具体的公差等级，现按前面粗铣平面厚度偏差取 0.28mm。故粗铣后的尺寸为 43 其他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求，且对后面诸孔，槽的加工影响不大，仅粗铣 即可。 （ 3）其他尺寸及其加工余量的确定 其他工序尺寸包括 5 个孔， 2 个槽， 1 个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析主要的 5 个孔的加工余量及尺寸偏差。 5 个孔均不铸出，机械加工出来，根据简明手册，由于 5 个孔的表面粗糙度要求均较高，所以都要经过精铰工序，具体工序尺寸和加工
11、余量为： （ 1） 25H8mm 孔， Ra 1.6mm； 根据简明手册表 2.3-9，加工该孔的工艺为： 钻扩铰 钻孔： 23mm； 扩孔： 24.8mm 2Z 1.8mm（ Z 为单边加工余量）； 铰孔： 25H8mm。 （ 2） 10H7mm 孔， Ra 1.6mm； 根据简明手册表 2.3-8，加工该孔的工艺为： 钻粗铰精铰 钻孔： 9.8mm； 粗铰： 9.96mm； 精铰： 10H7mm。 （ 3） 14H7mm 孔， Ra 1.6mm； 根据简明手册表 3.2-9，加工该孔的工艺为： 钻扩粗铰精铰 钻孔： 13.0mm； 扩孔： 13.85mm； 粗铰： 13.95mm； 精铰：
12、 14H7mm。 （ 4） 5mm 圆锥孔， Ra 1.6mm； 由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按 H7 公差等级加工，按表 3.2-9，加工该孔的工艺为： 钻精铰 钻孔： 4.8mm； 精铰： 5H7mm。 （ 5） 5.5mm 孔， Ra 12.5mm 由于也未给出公差等级，现同样按 5mm 圆锥孔加工方式： 钻精铰 钻孔： 4.8mm； 精铰： 5.5H7mm。 2.5.确定各工序切削用量及基本工时 (1)工序三 铣、半精铣 45 凸台端面 1）粗铣 45 凸台 端面： 选择铣刀半径为 25mm，齿数 Z=6（见工艺手册表 3.1 27） 0.15 /f mm ZZ 0 50d
13、mm ， 180minT （切削表 3.7 和切削表 3.8） 20 / mincVm查 （切削表 3.9） 01000 1 0 0 0 2 0 1 2 7 . 4 ( / m i n )50cVnrd 查查 按机床选取 160 / minnr机 实际切削速度： 1 6 0 5 0 2 5 . 1 2 ( / m in )1 0 0 0 1 0 0 0nc ndVm 机机工作台每分钟进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )fV f Z n m m Z 机 铣床工作台进给量： 1 5 0 / m infV mm横 向 基本工时： 4 5 2 0 0 .4 3
14、(m in )150t 2）半精铣 45 凸台 端面： 加工余量为 Z=1mm 切削速度为 20 / mincVm 127.4 / minnr查 选用主轴转速为 160 / minnr机 工作台进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )fzV f Z n m m 机 基本工时： 4 5 2 0 0 .6 5 (m in )100t (2)工序四：钻扩粗、精铰 825H 通孔 1）钻孔 mm23 ： 选择 mm23 高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表 3.1 6） 0.43 /f mm r机 （切削表 2.7 和工艺表 4.2 16） 15 / mincVm查
15、（切削表 2.15）硬度 200 217 1000 1 0 0 0 1 5 2 0 8 ( / m in )23cVnrD 查查按机床选取 195 / minnr机 （工艺表 4.2 5） 实际切削速度： 2 3 1 9 5 1 4 . 0 8 ( / m in )cVm 机机 Dn1 0 0 0 1 0 0 0基本工时： 12 4 3 8 3 0 . 6 4 ( m in )1 9 5 0 . 4 3l l lt nf 机 机（工艺表 6.2 5） 2）扩孔 mm084.0080.24 ： 选择 mm80.24 高速钢锥柄扩孔钻（工艺表 3.1 8） 由切削表 2.10 得扩孔钻扩 mm80
16、.24 孔时的进给量 rmmf /8.07.0 ，并由工艺表 4.2 16 取 0.72 /f mm r机 ，扩孔钻扩孔时的切削速度钻cc VV 2131。 由切削表 2.15 得 14 / mincVm钻 ，故： m i n )/(77.41421312131 mVV cc 钻 m in )/(89608.24 77.41 0 0 01 0 0 0 rD Vn c 按机床选取 68 / minnr机 2 4 . 8 6 8 5 . 2 9 ( / m in )1000c DnVm 机机 1000 基本工时： 12 4 3 8 3 1 . 1 ( m i n )6 8 0 . 7 2l l l
17、t nf 机 机3）铰 825H 孔： 选择 mm25 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 3.1 17）， 由切削表 2.24 得 rmmf /5.10.1 ， mma p 25.015.0 ， min/84 mVc ， 由工艺表 4.2 16 得 1.22 /f mm r机 ， m in )/(1 0 25125 )84(1 0 0 01 0 0 0 rD Vn cc 按机床选取 68 / minnr机 ，则： 2 5 6 8 5 . 3 4 ( / m i n )1000Vm 机基本工时： 12 4 3 8 3 0 . 6 5 ( m i n )6 8 1 . 2 2l l lt nf 机 机(
18、3)工序五：钻粗铰精铰 710H 孔 1）钻 10 孔： 选择 mm8.9 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.1 6） 由切削表 2.7 和工艺表 4.2 16 查得 0.17 /f mm r机 23 / mincVm查 （切削表 2.15） 01000 1 0 0 0 2 3 7 4 7 . 4 ( / m i n )9 . 8cVnrd 查查 按机床选取 960 / minnr机 0 9 . 8 9 6 0 2 9 . 5 4 ( / m in )1 0 0 0 1 0 0 0c dnVr 机机基本工时： 12 4 3 4 3 0 . 3 1 ( m i n )9 6 0 0 . 1 7l l
19、 lt nf 机 机2）粗铰 mm96.9 孔： 选择 mm96.9 的高速钢铰刀（工艺表 2.11） 由切削表 2.24 和工艺表 4.2 15 查得 1.3 /f mm r机 6 / mincV mm查 01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 8 5 ( / m i n )9 . 9 6cVnrd 查查 按机床选取 195 / minnr机 0 9 . 9 6 1 9 5 6 . 1 ( / m in )1 0 0 0 1 0 0 0c dnV m m 机机基本工时： 12 4 3 2 3 0 . 1 9 ( m in )1 9 5 1 . 3l l lt nf 机 机3）精铰 m
20、m10 孔： 选择 mm10 的铰刀 0.8 /f mm r机 6 / mincV mm查 01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 1 ( / m i n )10cVnrd 查查 按机床选取 195 / minnr机 0 1 0 1 9 5 6 . 1 2 3 ( / m in )1 0 0 0 1 0 0 0c dnV m m 机机基本工时： 12 4 3 2 3 0 . 3 1 ( m i n )1 9 5 0 . 8l l lt nf 机 机(4)工序六：铣 mm24.0014 的槽 选用高速钢粗齿盘状铣刀 0 125d mm ， Z=8 1)、根据机械制造工艺设计简明手册表 3
21、.1-27 查的： 粗铣 3 8mmea 选定 5mmea 因走刀次数 N=30135 =8.6 次 故走刀次数 N 为 9 次，最后一次 ea =3mm 。 根据零件形状，确定那个走刀长度为 37mm。 2）、决定每齿进给量 zf ，根据 XA6132 型铣床的功率为 7.5KW，中等刚度。 根据表 3.3（ 切削用量简明手册（第 3 版） ）： zf 0 .1 2 0 .2 0 m m / z 现选取 zf 0.20mm / z 3)、决定切削速度 cv 和每分钟进给量 fv 根据表 3.27 中的计算公式，也可以直接查表。 根据表 3.9，当 0 125d mm ， Z=8， pa =1
22、4mm， 5mmea ， zf 0.24mm/z时， tv =19m/min， tn =62r/min， ftv =104mm/min。 各修正系数为： 0 .6 9M v M n M nk k k 0.8Sv Sn Snk k k c t vv vk19 0.69 0.8m/min=10.5 m/min； 6 2 0 .6 9 0 .8tnn n k =34 r/min； 1 0 4 0 . 6 9 0 . 8 5 7 . 4f ft vv v k mm/min； 根据 XA6132 型铣床说明书，选择 37.5cn r /min； 60fcv mm/min； 因此实际切削速度和每齿进给量为
23、： 3 . 1 4 1 2 5 3 7 . 5 1 4 . 7 21 0 0 0 1 0 0 0occ dnv m/min； 60 0 .23 7 .5 8vczccvf nz mm/r ； 计算基本工时 0t m ffL l yvv 式中 l =37mm，根据表 3.25，入切量及超切量 y =27mm 则0t m ffL l yvv = 37 2760 min=1.067min 总时间： tm = 0tm N=1.067min 9=9.6min (5)工序七：钻、粗铰、精铰714H螺纹孔 1）钻 mm13 孔： 选择 mm13 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.5 6） 由切削表 2.7 和工
24、艺表 4.2 16 查得 0.36 /f mm r机 14 / mincVm查 （切削表 2.15） 1000 1 0 0 0 1 4 3 4 3 ( / m in )13cVnrD 查查按机床选取 272 / minnr机 1 3 2 7 2 1 1 . 1 0 ( / m in )1 0 0 0 1 0 0 0c DnVm 机机基本工时： 12 2 8 4 3 0 . 3 6 ( m in )2 7 2 0 . 3 6l l lt nf 机 机2）粗铰 mm95.13 孔： 选择 mm95.13 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 3.1 17） rmmf /0.15.0 ， mma p 15.0
25、1.0 ， min/84 mVc ， m in )/(1 8 29195.13 )84(1 0 0 01 0 0 0 rD Vn cc 按机床选取 140 / minnr机 （工艺表 42 15） m in )/(13.61 0 0 0 1 4 095.131 0 0 0 rDnVc 机机0.81 /f mm r机 （工艺表 4.2 16） 基本工时： 12 2 8 4 3 0 . 3 1 ( m i n )1 4 0 0 . 8 1l l lt nf 机 机3）精铣 mm14 孔： 选择 mm14 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 3.1 17） 由切削表 2.24 查得 rmmf /0.15.0 ， mma p 15.01.0 ， min/84 mVc m in )/(1 8 29195.13 )84(1 0 0 01 0 0 0 rD Vn cc
