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1、1 1 引言引言 机械加工工艺是机械产品生产过程的一部分， 其原意是指采用金属切削刀具 或磨具来加工工件， 使之达到所要求的形状、 尺寸、 表面粗糙度和力学物理性能， 成为合格零件的生产过程 1 。机械加工工艺规程是指导生产的重要的技术性文 件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程 的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。 在编制工艺时须保证 其合理性、科学性、完善性。20 世纪初，机械制造中的大量生产为机械制造工 艺学的建立和发展奠定了基础 2 。 夹具是机床和工件之间的结盟，是机械加工不可缺少的部件， 它们可以使工 件相对于机床或刀具获得正确的位置
2、 3 。应用机床夹具，有利于保证工件的加工 精度稳定和产品质量； 有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动 条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用” 4 。 组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础， 配以少量专用部件，对一种或数种工件进行加工的高效专用机床。2 2 零件分析零件分析 尾架体是企业产品的关键零件之一，它在机床上起到了关键作用。 尾架体安 装在机床的右端导轨上， 尾架体上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右 端、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹 工具加工内、外螺纹。尾架体可以沿尾座导轨作纵
3、向调整移动，然后压下尾座紧 固手轮将尾座夹紧在所需位置， 摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对 工件进行切削的纵向进给。 2.1 2.1 零件的作用零件的作用 尾架体的主要作用包括三种：其一： 当加工轴向尺寸和径向尺寸比较大的时 候可以使用车床尾架后坐顶针防止工件因长而夹不住要车加工吃到刀的横向力 后掉下来。其二：可以安装各种钻具，对工件进行钻孔、铰孔等功能。其三：当 尾架偏移时，还可用来车削圆锥体。 2.2 2.2 零件的特点零件的特点 图 2.1 零件图 由图 2.1 可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下： （1）铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理 （2）17H6 要求
4、圆度为 0.003 （3）17H6 要求圆柱度 0.004（4）17H6 与导轨面的平行度为 0.005 （5）17H6 与燕尾面的平行度为 0.005 （6）各面的粗糙度达到需要的要求 （7）17H6 的孔需精加工、研配 （8）导轨面配刮 10 点13 点/2525 2.3 2.3 零件工艺分析零件工艺分析 根据图 2.1 可知， 主要进行导轨面的加工、 孔加工和表面加工、 钻孔、 攻丝， 孔的精度要求高。 该零件年生产 50000 件属大批量生产，在加工是为了提高劳动 效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具 5 。3 3 工艺方案设计 工艺方案设计 3.1 3.1 确定毛坯的制造形成
5、确定毛坯的制造形成 由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产批量 为 50000 件已达大批量生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的加工表 面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献机械加工工艺手册 。 3.2 3.2 铸件结构工艺性分析铸件结构工艺性分析 该零件底平面因散热面积大， 壁厚较薄， 冷却快， 故有可能产生白口铁组织， 但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较 慢，故能满足尾架体的使用要求 6 。 3.3 3.3 铸造工艺方案的确定铸造工艺方案的确定 3.3.1 铸造方法的选择 根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且为铸件，并
6、且铸件的表面精度要 求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表 1-7）选用砂型铸造 7 。 3.3.2 造型及造芯方法的选择 在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考金属工艺学课程设计 表 1-8） ，故选用手工分模造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学 课程设计表 1-9） ，故选择手工芯盒造芯 8 。 3.3.3 分型面的选择 选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为尾架体两边是对称 的， 考虑起模方便， 以两中心线所在平面为分型面， 这样就能够保证其铸造质量。 3.3.4 浇注位置的选择 因为分型面为水平面， 所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不 规则，
7、需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方 向进行浇注。由于该零件两边形状较复杂、壁厚相对较大，为了不使这些地方产 生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式 9 。 3.4 3.4 基准的选择基准的选择 基准的选择是工艺规程中的重要工作之一， 基准的选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、 生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百 出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择： 对于像机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要 的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基 准完全合理
8、10 ；但对于本零件来说，如果以 17 的孔为粗基准可能造成位置精度 不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加 工面作为粗基准）现在选择不加工 35 的外圆表面和外表不加工面作为粗基准， 利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承 板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。 对于精基准而言， 主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的导轨面 为加工的精基准。 当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此 有专门的计算。 3.5 3.5 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形
9、状、 尺寸精度及位置精度等技 术要求能得到合理的保证。 在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑 采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率 11 。除此之外，还 应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降： 3.5.1 工艺路线方案一 工序 1 铣削17H6 的孔的两端面（粗铣、半精铣） 工序 2 钻、扩、粗铰17H6 的孔 工序 3 倒角 145 工序 4 铣削孔14 的端面、铣削 M6 的端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、 铣工艺面、铣削 22 的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面 工序 5 铣削26 的端面 工序 6 钻14 的孔、扩孔 工序 7 镗削26 的沉降孔 工序 8 钻
10、 M6 的孔、攻丝 工序 9 精加工17 的孔、研配 工序 10 精加工导轨面配刮 12 点13 点/25253.5.2 工艺路线方案二 工序 1 粗刨导轨面 工序 2 粗刨燕尾面 工序 3 铣削17H6 孔的两端面 工序 4 钻、扩、粗铰17H6 的孔，倒 145 的角 工序 5 铣削 M6 端面 工序 6 铣削14 孔端面 工序 7 铣削 22 退刀槽 工序 8 精刨导轨面、燕尾面 工序 9 精绞17H6 孔 工序 10 铣削导轨面工艺面、燕尾底面 工序 11 钻 M6 螺纹孔、攻丝 工序 12 钻26、14 的孔 工序 13 导轨配刮 工序 14 研配17 的孔 3.5.3 工艺方案的比
11、较分析 上述两方案的特点在于：方案一是先加工17 孔，然后以此孔的中心轴线 为基准加工其它各处。 而方案二是先加工导轨面，然后以导轨面为基准加工其它 面， 可以看出以先加工导轨面， 以导轨面作为定位基准加工时位置精度较易保证， 并且定位装夹等都比较方便，由于铣削时不能很好地加工燕尾处的 75的斜面， 因此在导轨面和燕尾的加工都采用刨削 12 。具体工艺过程如下： 工序 1 粗刨导轨面 工序 2 铣削17H6 的孔的两端面 工序 3 钻17H6 的孔 工序 4 扩17H6 的孔 工序 5 粗铰17H6 的孔 工序 6 倒 145的角 工序 7 铣14 的孔的端面 工序 8 铣削 M6 的端面工序
12、 9 粗刨燕尾面 工序 10 铣 22 退刀槽 工序 11 精刨导轨面 工序 12 精刨燕尾面 工序 13 磨导轨面 工序 14 磨燕尾面 工序 15 铣削导轨面工艺面 工序 16 精绞17mm 的孔 工序 17 钻 M6 的螺纹孔 工序 18 攻丝 工序 19 钻 M6 的螺纹孔 工序 20 钻14 的孔 工序 21 钻26mm 的沉降孔 工序 22 导轨面配刮 工序 23 钻17mm 的孔 工序 24 人工时效 工序 25 终检 但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序 26，而且考虑工序集中，集 中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下： 工序 1 毛胚 工序 2 人工时效 工序 3 粗刨
13、导轨面 工序 4 铣削17H6 两端面 工序 5 孔加工（钻、扩、粗绞17H6 的孔） 工序 6 铣削14mm 两端面 工序 7 铣削 M6 的端面 工序 8 粗刨燕尾面 工序 9 铣 22 退刀槽 工序 10 精刨（导轨面、燕尾面）工序 11 磨（导轨面、燕尾面） 工序 12 铣削（导轨面工艺面、燕尾底面） 工序 13 精绞17H6mm 的孔 工序 14 钻 M6 的孔、攻丝 工序 15 钻孔（14mm、26mm） 工序 16 导轨面配刮 工序 17 研配17H6mm 的孔 工序 18 终检 以上过程详见后面的工艺卡 3.6 3.6 机械加工余量机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定、工序尺寸及
14、毛坯的确定 “尾座体” 零件的材料为 HT200， 生产类型为大批量生产。 采用自由的砂型， 3 级精度（成批生产） 。 根据上述原始质料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量， 工序 尺寸及毛坯尺寸如下。 3.6.1 孔17 的两端面 表面粗糙度为 Ra6.3，经济精度为IT12，不平度：Rz=240m，缺陷度：T 缺 =250m ， 加工方案确定为： 铣削。 查参考资料 机械制造工艺与夹具设计指导 。 铸造公差：T=2200m 查参考资料机械制造工艺与夹具设计指导 ，按铸件宽度b=12mm。 (1)铣削余量 加工精度：IT12 公差：T=350m 加工表面粗糙度：Ra6.3 铸件的加
15、工余量为：Y1=2.6mm 所以总的加工为 Ma=22Y1 （3.1） =22.6 =5.2 mm3.6.2 内孔17H6mm 毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为 6 IT ，查参考资料机械制造工艺 与夹具设计指导确定工序尺寸及加工余量为： 钻孔：15mm； 扩孔：16mm； 2Z2 =2m 粗铰：16.5mm； 2Z3 =1m 精绞：17mm； 2Z4 =1m 总的加工余量为： Z = Z1 +Z2 +Z3 + Z4 = 4mm （3.2） 3.6.3 燕尾面加工 考虑其加工长度为 90mm，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行 粗刨燕尾面、精刨燕尾面和精刨燕尾面。 (1)粗刨燕尾面
16、： 加工精度IT12 铸件粗加工的余量Z1 =6m (2)精刨燕尾面： 加工长度B=90mm、加工宽度100mm，因此半精加工的余量选择Z2=1.0mm (3)精刨燕尾面： 加工长度B=90mm、加工宽度28mm，因此精加工的余量选择Z3=0.02m 总的加工余量为： Z = Z1 + Z2 + Z3 =7.02mm 3.6.4 导轨面刨削加工 考虑其加工长度为 152mm，同时还要和导轨配合，其加工精度要求非常高， 因此需要进行粗刨，精刨和磨。 (1)粗刨导轨面： 加工精度选择IT12 选择加工余量Z=5.5mm (2)精刨导轨面： 加工长度B=138mm、加工宽度k=100mm，因此加工余量选择Z=1.0mm。 (3)磨导轨面：加工长度B=138mm、加工宽度k=90mm，因此精加工的余量选择Z3 =0.022m。 总的加工余量由式 3.2 得： Z 总=6.522mm。 3.6
