毕业设计（论文）-HFJ6370E3换挡导向轴壳体工艺规程及典型夹具的设计【全套图纸】.doc

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） I 目 录 第第 1 章章 概述概述.1 1.1 选题背景.1 1.2 选题的目的和意义.1 1.3 课题研究的主要内容.2 1.4 课题研究现状及分析.2 1.5 课题研究的主要方法.3 1.6 本章小结.3 第第 2 章章 换挡导向轴壳体加工规程编制换挡导向轴壳体加工规程编制.4 2.1 计算生产纲领、确定生产类型.4 2.2 零件的分析.4 2.3 本章小结.7 第第 3 章章 工艺规程编制工艺规程编制.8 3.1 工艺规程设计.8 3.2 切削用量和时间定额的确定.16 3.3 本章小结.21 第第 4 章章 机床夹具设计机床夹具设计.22 4.1 机床夹具概述.22 4.2 定位方案设计.24 4.3 导向元件的设计.26 4.4 夹紧装置设计.27 4.5 夹具体的设计.29 4.6 典型夹具设计.30 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） II 4.7 本章小结.34 结结 论论.35 参考文献参考文献.36 致致 谢谢.37 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 概述 1.1 选题背景 汽车是重要的交通运输工具，其设计和制造水平是各国科学技术发展水平的 重要标志，汽车工业是资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高 的产业。世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作为国民经济的支柱 产业。汽车的设计、研制、生产、销售，与国民经济的许多部门都息息相关，对 社会经济发展和科学技术发展起到了重要的推动作用。如今轻型汽车在我国的发 展呈上升趋势，不但价格低廉，而且在使用过程中的污染物排放水平较低。从起 初的 0.9L 到现在的 1.6L，可以满足各类消费者的消费需求。 发动机是汽车的心脏，发动机产生的动力必须经过传动系统才能驱动车轮转 动。传动系统的最主要的部分是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小， 而汽车行驶速度的变化范围广，所以一开始传动系统就设置了变速器。变速器的 作用：改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变 化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；在发动机转矩方向不变的前 提下，实现汽车的倒退行驶；实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动 机能够起动、怠速。换挡导向轴是对各挡的换挡起到导向作用，换挡导向轴壳体 是布置在变速器壳体上的一个零件，对导向轴起到了一定的保护作用。 越来越多的新材料、新技术、新工艺被广泛应用到壳体的加工生产中来。在 壳体设计过程中，除了原始的手工绘图外，Auto CAD，Pro/E 等计算机辅助设计 系统也被国内外各大变速器生产企业所使用，特别是 Pro/E 等三维制图软件系统， 由于其具有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为企业数字化的各类应用 环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，使其取代传统的手工绘图和纯二 维 Auto CAD 系统也已成为发展的必然。 在微型车变速器壳体生产过程中，高速切削等新的技术被广泛采用， “集中工 序、一次装夹实现多工序复合加工”等先进的生产理念也得到了推广。 1.2 选题的目的和意义 HFJ6370E3 换挡导向轴壳体工艺规程及夹具的设计为本课题的研究内容，对 此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛 坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的 零件。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 2 为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就 得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机 械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 (1)必须仔细了解零件结构，认真分析零件图，培养我们独立识图能力，增强 我们对零件图的认识和了解，通过对零件图的绘制，不仅能增强我们的绘图能力 和运用 Auto CAD 软件的能力。 (2)制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差 分析等。在整个设计中也是非常重要的，通过这些设计，不仅让我们更为全面地 了解零件的加工过程、加工尺寸的确定，而且让我们知道工艺路线和加工余量的 确定，必须与工厂实际的机床相适应。这对以前学习过的知识的复习，也是以后 工作的一个铺垫。 (3)在这个设计过程中，我们还必须考虑工件的安装和夹紧，安装的正确与否 直接影响工件加工精度，安装是否方便和迅速，又会影响辅助时间的长短，从而 影响生产率，夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装 置，它对保证加工精度、提高生产和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计 的重点，也是一个难点。 1.3 课题研究的主要内容 本设计使用 Auto CAD 制图软件对换挡导向轴壳体和部分夹具的二维图和装 配图进行了重新设计，并分析和优化了加工工艺过程。同时通过对换挡导向轴壳 体加工工艺的编制与夹具的设计，练习 Auto CAD 的使用，加快了解汽车企业生 产工艺设计、制造及应用的过程。其研究的主要内容有：制定换挡导向轴壳体的 加工工艺方案，进行换挡导向轴壳体的加工工艺分析和编制，进行换挡导向轴壳 体加工过程中典型夹具设计，利用 Auto CAD 制图软件设计典型工序的夹具的二 维零件图及装配图。 1.4 课题研究现状及分析 换挡导向轴壳体是变速器重要零件之一,了解变速器及换挡导向轴壳体的功用、 工作条件、受力情况、材质、加工和使用特点，随着现在设计加工制造技术的发 展，换挡导向轴壳体及材料及加工手段等也在不断发展，确定加工工艺规程和装 夹方案设计，从而达到对换挡导向轴壳体在变速器运转的原理与工况的了解，并 对换挡导向轴壳体构造与加工工艺进一步更深了解。 专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量 较大的生产中使用。在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动 生产率、并获得较高的加工精度。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 3 Auto CAD 是一套由设计到生产的机械自动化软件，整合了实体造型、曲面 造型、零件装配、工程图、数控零件加工、机械运动及有限元分析等模块，绘制 曲面的功能极为强大。伴随着世界范围内机械加工技术的发展和计算机技术的进 步，Auto CAD 自问世以来，现已成为世界上应用最为普及的制图软件，被广泛 的应用于航空航天、电子、机械、模具设计等各行业中。Auto CAD 功能强大， 囊括了零件设计，产品组合，模具开发，钣金设计，造型设计，机构仿真设计， 应力分析，数据库管理等多种功能。该毕业设计使用的就是 Auto CAD 制图软件 来完成制图任务。 1.5 课题研究的主要方法 调研、收集有关国内外壳体类零件加工的相关资料。到相关厂家或维修厂实 习，来了解换挡导向轴壳体实际使用及加工情况，并掌握设计及开发工具，计算 机辅助设计 Auto CAD 2006 以上版本应用，来编制工艺规程及装配图的绘制。 通过各种途径收集资料，广泛阅读有关工艺编制和夹具设计方面的书籍，广 泛了解夹具设计方面的信息。对夹具设计的一些原理及方法，设计的基本要求及 步骤，夹具体等进行系统的学习，设计两个重要工序的夹具，并生成 Auto CAD 二维图夹具装配图。 1.6 本章小结 通过使用 Auto CAD 制图软件对换挡导向轴壳体和部分夹具的二维图和装配 图进行了重新设计，并分析和优化了加工工艺过程。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 4 第 2 章 换挡导向轴壳体加工规程编制 2.1 计算生产纲领、确定生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程 度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生 产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。 零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业 在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内 的某产品的年产量。零件的生产纲领 N 可按下式计算 (2-1)%)1%)(1 (baQMN 式中 零件的生产纲领（件/年） ； N 产品的年产量（台、辆/年）; Q 每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆） ； M % 备品率，一般取 2%-4%； a % 废品率，一般取 0.3%-0.7%。b 根据上式就可以求得零件的生产纲领，在经过查表，就能确定该零件的生 常类型。 求本零件的上述参数为：Q=2000 台/年，m=1 件/台 ，由于磨损、修理、损 坏等，因而要有废品率,取 a=4%，废品率 b=1% ， 则 N=2000(1+4%)(1+0.7%)=2080(件/年) 由零件图可知，该零件加工后的质量小于 100kg,查表可知，该换挡导向轴壳 体为轻型零件。 综上所述，查表可知，N=2080 件/年,在 500-5000 之间，该换挡导向轴壳体壳 体的生产类型为中批生产。 2.2 零件的分析 2.2.1 零件的结构分析 设计工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在的部件或总成的装配图， 掌握该零件在部件或总成中的位置、功用以及部件或总成对该零件提出的技术要 求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程时采取措施予以保证。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 5 换挡导向轴壳体是变速器壳体的一个主要零部件。换挡导向轴通过此壳体和 变速箱壳体，该壳体的下底面与变速箱壳体通过换挡导向轴壳体底面上四个通孔 用螺栓联接。壳体的下底面是零件加工过程的工艺基准，因此要具有足够的精度。 一般选择精度为 Ra1.6m，本零件各个表面在铸造过程中就可以达到精度要求， 不用加工壳体外表面。底面上的两个定位销孔，在加工中利用“一面两销”的定位 方式定位，底面上的 4 个 6.8mm 通孔，距离壳体底部 7mm 有两个 M6 螺纹孔 是用来联接变速器壳体的，壳体顶部有一个直径为 11mm，长度为 27.5mm 的通 孔，换挡导向轴通过此孔。 2.2.2 确定毛坯的种类和制造方法 由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与 毛坯的选择有关，故正确的选择毛坯具有重大的技术经济意义。 2.2.2.1 毛坯材料的选择 毛坯材料的确定一般应考虑零件在整个机器中的作用，零件的形状、大小、 生产纲领以及工作环境，零件材料应具备主要机械性能指标。此外，还有材料的 工艺性、经济性，也是该零件选择材料时要考虑的因素。 换挡导向轴壳体壳体起着支承、稳定的作用，因而对强度、塑性、任性要求 较高。故选择铸铁材料。考虑到材料的工艺性和经济性，因而选用目前广泛使用 的铝合金材料。 选择的铝合金的牌号为 ZALSi7Mg，代号为 ZL101，主要性能如下：铸造性 能良好，无热裂倾向，线收缩小，气密性高，但稍有产生气孔和缩孔的倾向，耐 蚀性高，可热处理强化，具有自然时效能力，强度、塑性高，焊接性高，切削性 能一般，价格低廉。 适用于铸造形状复杂，中等载荷零件或要求高气密性、高耐蚀性、高焊接性 且环境温度不高于 200的零件。 因此选择铝合金是比较经济实用的材料。 2.2.2.2 铸造方法的选择 合理的选择铸造方法主要考虑如下因素： (1)零件的使用性能：零件所承受的载荷情况及其所处的工作环境对铸件尺寸 精度和表面粗糙度的要求。 (2)零件的铸造工艺性能：零件所采用的合金材料的铸造工艺性能和零件机构 的铸造工艺性能。 (3)经济的合理性：各种铸造方法生产费用的比较和成品零件生产总费用的综 合比较。 本零件材料选用代号为 ZL101 的铸铝合金具有良好的铸造性能。零件生产类 型为中批生产，而且起支承、连接的作用，属壳体类中型零件。故选用砂型铸造 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 6 或金属型铸造，换挡导向轴壳体属于中、大批生产的零件，综合考虑采用金属型 铸造。 3.3.3.3 铸件尺寸公差 铸件的尺寸公差分为 16 级，由于零件的中批量生产，毛坯制造方法采用金 属型铸造，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为 CT8 级，选取铸件错箱值 为 0.7mm。 3.3.3.4 铸件机械加工余量 对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得，选取 MA 为 G 级。 可以确定各个表面的加工余量： I 面：总加工余量为 3mm； J 面：总加工余量为 2.5mm； K 面：总加工余量为 2mm。 3.3.3.5 毛坯零件综合图 毛坯-零件综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量 与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关 技术要求等。 绘制毛坯图如图 2-1 所示： 图 2-1 毛坯图 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 7 用 PRO/E 对毛坯造型，生成三维图，如图 2-2 所示： 图 2-2 毛坯三维图 2.3 本章小结 根据对换挡导向轴壳体零件的分析，加深对零件加工要求的认识，为下一步 进行工艺编程做基础准备，并且通过对铸件材料的分析选择出合适的铸件材料。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 8 第 3 章 工艺规程编制 3.1 工艺规程设计 工艺路线的拟定包括: 定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段 的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的确定。 3.1.1 选择定位基准 选择定位基准拟定工艺路线的第一步是选择定位基准。为使所选的定位基准 保证整个机械加工工艺过程顺利及进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各 个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来1。 3.1.1.1 精基准的选择原则 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹 具机构简单，工件装夹方便。因此，选择精基准一般应遵循下列原则： (1)基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准 与设计基准重合。这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。例如在工序 20 粗铣台阶面 J 面试，选择工序 10 粗铣后 I 面作为工艺基准，这样就可以使定位基 准与设计基准重合。 (2)基准统一原则 若工件以某一组表面作为精基准定位，可以比较方便地加工大多数其它表面， 则应尽早地把这一组基准表面加工出来，并达到一定的精度，在后继工序均以其 作为精基准加工其它表面。这称之为基准统一原则。采用基准统一原则可以基准 转换所产生的误差；可以减少夹具数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便 于工序集中，简化工艺过程，提高生产率。例如在加工过程中主要以下底面 I 面 作为基准，因此首先要加工出 I 面。 (3)互为基准原则 对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来保证 其位置精度，这就是互为基准原则。例如在铣削加工 I 面与台阶面 J 面的过程中 为了提高加工精度，二者互为工艺基准。 (4)自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工 表面本身作为精基准，这就是自为基准原则。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 9 (5)便于装夹原则 应选定位可靠、装夹方便的表面作基准，所选的精基准应该是精度较高、表 面粗糙度较小、支承面积较大的表面。例如加工工序 70 之后的工序都采用了“一 面两销”的定位方式，作为精基准，这样做的目的是可以保证定位可靠。 换挡导向轴壳体的底面和底面上的两个定位销孔既是装配基准，又是设计基 准，用它们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，实现壳体零件“一面两孔” 的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了 “基准统一”的原则。此外，下底面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较 简单、可靠，操作方便。 3.1.1.2 粗基准选择原则 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后继工序提 供精基准。粗基准的选择原则对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工表面 （作为粗基准的非加工表面）的位置关系具有重要影响。因此，在选择粗基准时， 一般应遵循下列原则2 (1)保证相互位置关系原则 对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工表面与加工表 面之间的位置要求，应选择不加工表面作粗基准。如果零件上有多个不加工表面， 则应以其中与加工表面位置要求较高的表面作粗基准。例如在工序 10 中选用凸 台边缘作为粗基准。 (2)保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面 作为粗基准。 (3)便于工件装夹原则 选择粗基准应使定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。为此要求 选用的粗基准尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造 浇、冒口或其它缺陷。 (4)粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则 因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度均较差，若两次装夹中重复使 用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。 考虑到以上几点要求，在铣削加工下底面 I 面时选择凸台边缘作为粗基准， 这样就要求铸件加工后凸台边缘应平整、光洁不能有毛刺。 3.1.2 表面加工方法的选择 零件表面的加工方法是，首先取决于加工表面的技术要求。当明确了各加工 表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终的加工方法，并确定需几 个工步和各工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量，良好的加 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 10 工经济性和高的生产效率的要求。为此，选择加工加工方法时应考虑下列各因素： (1)任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围， 但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。 为此，在选择加工方法是，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。加工 换挡导向轴壳体工艺规程各个加工表面需要达到的加工精度如下所示 下底面 I 面：粗铣半精铣精铣，精度可以达到 Ra1.6m； 凸台面 J 面：粗铣半精铣，精度可以达到 Ra3.2m； 26mm 定位销孔：钻扩铰，精度可以达到 Ra1.6m； 46.8mm 通孔：钻扩铰，精度可以达到 Ra1.6m； 螺纹孔：钻铰攻螺纹； 钻顶面通孔：粗镗半精镗精镗，精度可以达到 Ra1.6m； 主视面加工螺纹孔的端面 K 面：粗铣半精铣，精度可以达到 Ra3.2m； 钻正面螺纹：钻扩攻螺纹。 (2)要考虑工件材料的性质。换挡导向轴壳体铸件的材料为铝合金，在加工过 程中没有特殊要求。 (3)要考虑工件的结构形状和尺寸大小。例如，换挡导向轴壳体上的 通孔，孔径较小宜用铰孔。8 . 64 (4)要考虑生产率和经济性要求。 (5)要考虑工厂和车间的现有设备情况和技术条件。选择加工方法时应充分利 用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进 现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，此外还应考虑设备负荷的 平衡。 3.1.3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多， 通常在安排工艺路线时，将其分为几个阶段。根据精度要求的不同，加工阶段可 以划分如下： (1)粗加工阶段：此阶段的主要任务是高效的切削各加工表面上的大部分余量， 并加工出精基准。例如工序 10 粗铣 I 面为粗加工阶段，作为下一道工序的基准。 (2)半精加工阶段：使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精 度；为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高的表面加工（如钻孔、攻螺纹、 铣键槽等） 。例如加工孔是扩的工步是为了提高加工精度。 (3)精加工阶段：主要是保证零件的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度达到 或基本达到所规定的要求。精加工切除的余量很小。采取精铣的目的是为了保证 所需达到的加工精度。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 11 (4)精整和光整加工阶段：对于加工质量要求很高的表面，再工艺过程中需要 安排一些高经典的加工方法（如粳米磨削、珩磨、研磨、金刚石切削等） ，以进 一步提高表面尺寸、形状精度，减小表面粗糙度，最后达到图样的精度要求。 应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，在应用时要灵活掌握。例如，大批 大量生产要划分得细些，单件、小批生产就不一定严格划分。在自动化生产中， 要求工件在一次安装下尽可能加工多个表面，阶段就难免交叉；有些刚性好的重 型工件，由于装夹和运输很费时，也常在一次装夹下完成全部粗精加工；定位基 准表面即使在粗加工阶段加工，也应达到较高精度。精度要求低的小孔，为避免 过多的尺寸换算，通常放在半精加工或精加工阶段钻削。而本工件可分为如下几 个加工阶段： (1)粗加工阶段：主要是粗铣下端面，粗铣通孔等。 (2)半精加工阶段：这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备（达到 一定的精度和表面粗糙度，保证一定的精加工余量） ，并完成一些次要表面的加 工（如钻孔、攻丝、铣键槽等） 。 (3)精加工阶段：对于零件上精度和表面粗糙度 9 要求高（精度在 IT7 级以上， 表面粗糙度在 Ra=0.8 以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的主要任务 是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度，达到图纸上的要求。 根据零件图纸的精度要求，在加工壳体的下底面时需要进行粗加工半精加 工精加工的加工过程，加工壳体的台阶面时需要进行粗加工半精加工就可以 达到精度要求，对于钻孔部位的加工经过钻扩铰即可达到所需的精度要求， 对于壳体顶部的直径为 11 的通孔可以通过粗镗半精镗精镗就可以达到所需 的精度要求。 3.1.4 工序集中与分散 3.1.4.1 工序集中与工序分散的概念 工序集中与工序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目（或工序内容的多少） 的两种不同的原则。工序数少而且各工序的加工内容多，成为工序集中。工序数 多而各工序的加工内容少，称之为工序分散。 3.1.4.2 工序集中与工序分散的特点 工序集中的特点是：有利于采用高生产率机床；减少工件装夹次数，节省装 夹工作时间；有利于保证各加工面的相互位置度；减少工序数目，缩短了工艺路 线，也简化了生产计划和组织工作；专用设备和工艺装备复杂，生产准备周期长， 更换产品较困难。工序分散的特点可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调 整比较容易；工艺路线长，设备和工人数量多，生产占地面积较大；有利于选择 合理的切削用量。 3.1.4.3 工序集中和工序分散的选用 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 12 工序集中和工工序分散各有特点，究竟按何种原则确定工序数目，要根据生 产类型、机场设备、零件结构和技术要求等进行综合分析后选用。 (1)生产类型：单件小批生产中，为简化生产流程，缩短在制品生产周期，减 少工艺装备，应采用工序集中原则。大批大量生产中，若使用多刀多轴的自动机 床加工中心可按工序集中组织生产；若使用由专用机床和专用工艺装备组成的生 产线，则应按工序分散的原则组织生产，这有利于专用设备和专用工装的结构简 化和按节拍组织流水线生产。成批生产时，两种原则均可采用，具体采用何种为 佳，则需视其它条件（零件的技术要求、工厂的生产条件等）而定。 (2)零件的结构、大小和质量：对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件， 应采用工序集中的原则，以减少安装与运送次数。对于刚性差且精度高的精密工 件，为减少夹紧和加工中的变形，则工序应适当分散。 (3)零件的技术要求及现场条件：零件上有技术要求高的表面，需采用高精度 的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。对采用数控加工的零件，应考虑 如何减少装夹次数，尽量在一次装夹下加工出全部待加工表面，应采用工序集中 的原则2。 由于生产需求的多变性，对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中将越来 越成为生产的主流方式。 3.1.5 工序顺序的安排 3.1.5.1 机械加工工序的安排 在安排机械加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面 的主次来决定，一般应遵循以下几个原则： (1)先基准后其它：即首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的精基准为 定位基准加工其它表面。如果定位基准不止一个，则应安装基准面转换的的顺序 和逐步提高加工精度的原则来安排基准面和主要表面的加工，以便为后继工序提 供适合定位的基准。在加工该零件时应选择铣削下底面作为后面加工工序的基准。 (2)先粗后精：各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进排。例如先粗铣 - 半精铣精铣工序顺序进行加工。 (3)先主后次：先加工主要表面，后加工次要表面。 (4)先面后孔：先加工平面，后加工孔。因为平面定位比较稳定、可靠，所以 像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面，然后加工该平 面上的孔，以保证加工质量。在加工该零件的过程中应先将需要加工的表加工完 之后再加工孔，这样做的目的是提高加工的精度6。 结合本零件应该先加工底面，用它作为后面工序的定位基准，为了保证加工 过程的精度要求，可以选择台阶面作为加工基准，在加工定位销孔，用“一面两 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 13 销”定位，为后面的孔加工和螺纹加工等过程作为工艺基准。 3.1.5.2 热处理工序及表面处理工序的安排 机械零件中常用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、渗氮等。热处理 工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要 因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据材料和热处理的目的 而定。 (1)为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序，例如退 火、正火、调质和时效处理等，通常安排在粗加工之前进行。 (2)为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的热处理工序，例如人工时效、 退火等，最好安排在粗加工之后进行。对于机床床身、立柱等较为复杂的铸件， 在粗加工之前都要进行时效处理。对于一些刚性差的精密零件（如精密丝杠） ， 在粗加工、半精加工和精加工过程中要多次安排人工时效。 (3)为改善供件力学性能而采用的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，通常 安排在半精加工和精加工之间进行。淬火和渗碳淬火后，工件表面获得了较高的 硬度和耐磨性，心部仍保持一定的强度和较高的日韧性与塑性。但淬火和渗碳淬 火后工件有较大的变形产生。所以淬硬处理后需要安排精加工工序，以修正淬硬 处理产生的变形。在淬火处理之前，应将键槽、钻孔、攻螺纹、去毛刺等次要表 面的加工进行完毕，以防工件淬硬后无法加工。当个工件需要作渗碳淬火处理时， 由于渗碳处理工序会使工件产生较大的变形，因此常将渗碳工序放在次要表面加 工之前进行，待次要表面加工完之后再作淬火处理，这样可以减少次要表面与淬 硬表面之间的位置误差。 为提高工件表面的耐磨性、耐时效而采用的镀鉻、镀 锌、发兰等热处理工序，通常都安排在工艺过程的最后阶段进行3。 对于本零件而言，根据它所处的工作环境，自然时效处理就可以达到它所需 的力学性能，因此没有必要进行热处理。 3.1.5.3 辅助工序的安排 辅助工序是指不直接加工，也不改变公件的尺寸和性能的工序，它对保证加 工质量起着重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。 (1)检验工序 为保证零件制造质量，防止生产废品需在下列场合安排检验工 序：粗加工全部结束之后；零件从一个车间送往另一个车间的前后；工时较长和 重要工序的前后；全部加工完成后，即工艺过程最后；除了安排几何尺寸检验 （包括形、位误差的检验）工序这之外，有的零件还要安排特殊检验。例如，用 于检验工件内部质量的超声波检验、X 射线检查，一般都安排在机械加工开始阶 段进行。用于检验工件表面质量的磁力探伤、荧光检验，一般都安排在精加工阶 段进行。 (2)去毛刺及清洗 零件表层或内腔的毛刺对机械装配质量影响甚大，切削加 工之后，应安排去毛刺工序。零件进入装配之前，一般都安排清洗工序。工件内 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 14 孔、箱体内腔容易存留切霄，研磨、珩磨等光整加工之后，微小磨粒易附着在工 件表面上，也要注意清洗，否则会加剧零件在使用中的磨损。 (3)特殊需要的工序 在用磁力夹紧工件的工序之后，例如，在平面磨床上用 电磁吸盘夹紧工件，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。平衡、 剩漏等工序应安排在精加工之后进行。其他特殊要求，应根据设计图样上的规定， 安排在相应的位置。 本零件在工艺路线中的辅助工序没用特殊要求，因此不需 要进行特殊工序处理。 3.1.6 制定工艺路线 如图表 3-1 表 3-1 工艺路线 序号工序内容简要说明 1铸造 2时效消除内应力 5涂底漆防止生锈 10粗铣 I 面先加工基准面 20粗铣 J 面用于做定位基准 30半精铣 I 面精加工开始 40半精铣 J 面精加工开始 50精铣 I 面先加工面 60钻-铰 26 定位销孔先加工面 70钻-铰 46.8 通孔，孔口倒角 45 80钻-铰-攻螺纹 2M6 螺纹，孔口倒角 0.545 90粗镗-半精镗 11 孔 100粗铣-半精铣加工 M8 螺纹孔的端面 110钻-铰-攻螺纹 M8 螺纹孔 120清洗 130检验 140入库 3.1.7 加工余量和工序尺寸的确定 3.1.7.1 工序间加工余量的选择原则 工序间加工余量的选择原则工序间加工余量的选择原则工序间加工余量的选 择原则 工序间的加工余量按查表法确定，其选用原则为： (1)为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。 (2)加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。 (3)要考虑零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。 (4)要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 15 (5)要考虑被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量越大，因为零件的尺寸 增大后，由切削力、内应力等引起变形的可能性也增加。 (6)选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择，因为公差的界限决定加 工余量的最大尺寸与最小尺寸，其工序公差不超出经济加工精度的范围。 (7)本工序余量应大于上工序留下的表面缺陷层的厚度。 (8)本工序的余量必须大于上工序的尺寸公差和几何形状工差。 3.1.7.2 工序尺寸及其公差的确定的基本原则 工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确地确定 工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的一项重要工作。 工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已确定的各工序的加工余量基 丁烷机制的转换关系来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一 道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换 时，同一加工表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当 定位基准与工序基准补充合伙工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸 应用工艺尺寸链解算。 定位基准、工序基准与设计基准重合时工序尺寸与公差的确定 在这种情况 下，定位基准、工序基准、测量基准与设计基准重合，同一表面经过多工序加工 而达到设计要求。各工序的工序尺寸与公差可按下列步骤进行。 (1)确定某一加工表面各加工工序的加工余量，由查表法确定各工序的加工余 量； (2)计算各工序尺寸的基本尺寸，从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到 第一道加工工序，逐次加工（对被包容面）或减去(对包容面）每道加工工序的基 本余量，便可得到各工序尺寸的基本尺寸（包括毛坯尺寸） ； (3)确定各工序尺寸公差及其偏差，除终加工工序外，根据各工序所采取的加 工方法及其经济加工精度，确定各工序的工序尺寸公差（终加工工序的公差按设 计要求确定） ，并按“入体原则”标注工序尺寸公差6。 3.1.7.3 实例分析 (1)对 I 面的铣削加工： 工序 10 粗铣、工序 30 半精铣、工序 50 精铣 I 面。查机械加工手册中的 加工余量表，可知： 粗铣加工余量 1.5mm； 半精铣加工余量 1mm； 精铣加工余量 0.5mm。 各工序尺寸： 铣后的尺寸 82mm； 半精铣后的尺寸 82+0.5=82.5mm； 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 16 粗铣后的尺寸 82.5+1=83.5mm； 毛坯尺寸为 83.5+1.5=85mm。 各工序加工后的精度： 粗铣后达到的经济精度 IT11，IT11 的公差值 220m； 半精铣后达到的经济精度 IT8，IT8 的公差值 54m； 精铣后达到的经济精度 IT6，IT6 的公差值 22m。 各工序尺寸公差值按加工方法的经济精度确定，并按“入体原则”标注为： 精铣后 820.2mm； 半精铣后mm； 0 054. 0 5 . 82 粗铣后mm。 0 22 . 0 5 . 83 (2)工序 20 粗铣、工序 40 半精铣 J 面 查表后可知： 半精铣加工余量为 1mm； 精铣加工余量为 0.5mm。 各工序尺寸： 精铣后的尺寸为 13mm； 半精铣后的尺寸为 13+1=14mm； 毛坯尺寸为 14.5mm。 各工序加工后达到的精度： 粗铣后达到的经济精度 IT11，IT11 的公差值 110m； 半精铣后达到的经济精度 IT8，IT8 的公差值 27m。 各工序尺寸公差值按加工方法的经济精度确定，并按“入体原则”标注为： 粗铣后mm 0 11 . 0 14 半精铣后 mm1 . 013 (3)工序 70 钻、铰 J 面 46.8 的通孔 扩孔后：46.8mm 钻孔后：46mm,加工余量 2Z=0.8mm，经济精度 IT8 (4)工序 80 钻壳体内螺纹 扩孔后：25mm 钻孔后：24m,加工余量 2Z=1m 3.2 切削用量和时间定额的确定 3.2.1 选择切削用量、确定时间定额 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度 v(m/s),进给量 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 17 f(mm/r)，背刀吃量 (mm)三个参数。 p a 选择切削用量主要应根据个工件的材料、精度要求一家刀具材料、机床的功 率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的 功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。 从刀具耐用角度出发，首先应选定背吃刀量，其次选定进给量 f， 最后选 p a 定切削速度 v。 粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗 加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时， 加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且较均匀。因此，选择切削用量时 应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率16。 3.2.1.1 的选择 p a 粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时 是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗 加工余量一次切除。一般可达 8-10mm,.当达到断续切削、加工余量太大或不均 p a 匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应依次递减，即。 321ppp aaa 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。 3.2.1.2 进给量 f 的选择 粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以 选用大一些的进给量；精加工时，应注意考虑工件表面粗糙度要求，一般表面粗 糙度数值越小，进给量也要相应减小。 3.2.1.3 切削速度 v 的选择 切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，v 主要受刀具寿 命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工 时，ap 和 f 选用得都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽 可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量 f 和切削速度 v 修定成机 床所具有的进给量 f 和转速 n,并计算出实际的切削速度 v。工序卡上填写的切削 用量应是修定后的进给量 f、转速 n 机实际切削速度 v。 转速 n(r/min)的计算公式如下: (3-1) d v n 1000 式中 刀具（或工件）直径（mm） d vq 切削速度（m/min） 3.2.1.4 实例分析 哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 18 工序 60 钻扩铰，参考实用切削手册取，8 . 64mm8 . 0 扩 Zmm1 . 0 铰 Z 由此可以算出 mm5 . 21 . 0-8 . 0- 2 8 . 6 ）（ 钻 Z 各工步余量和工序尺寸及公差列于表 3-2 表 3-2 加工余量表 加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸 8 . 64钻孔2.5mm5 8 . 64扩孔0.8mmD11 13 . 0 04 . 0 6 . 6 8 . 64