机械加工工艺规程设计
2 机械加工工艺规程设计
2.1零件分析与毛坯设计
2.1.1CA6140车床后托架的工艺分析
CA6140机床后托架的是CA6140机床的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但侧面三杠孔和底面的精度要求较高，此外还有顶面的四孔要求加工，但是对精度要求不是很高。后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是
Ra1.6，所以都要求精加工。其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求等。因
为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它的加工是非常关键和重要的。
图1-1.1
一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。
CA6140机床后托架零件图如图1-1.1所示，其技术要求为：
其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。
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CA6140车床后托架机加工工艺及夹具设计
⑴．以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其底面的粗糙度要求是
Ra?1.6，平面度公差要求是
0.03。
?0.03?0.02?0.025⑵．另一组加工是侧面的三孔，分别为?25.50，?300，?400，其表面粗
糙度要求Ra?1.6 要求的精度等级分别是IT?8，IT?7，IT?7。
⑶．以顶面为住加工面的四个孔，分别是以2??13和2??20为一组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是Rz50，Ra?6.3，以及以2??13和2??10的阶梯孔，其
?6.3，2??10中2??10是装配铰孔，其中2??13孔的表面粗糙度要求是Rz50，Ra装配铰孔的表面粗糙度的要求是Ra?6.3。
是
⑷．CA6140机床后托架毛坯的选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。
2.1.2毛坯的设计与选择
零件材料为HT200，采用铸造。由于零件年产量为5000件，已达批量生产水平，故采用铸造精度较高的金属型铸造。由《机械加工工艺手册》查得。
毛坯的选择是制定工艺规程中的一项重要内容，选择不同的毛坯就会有不同的加工工艺，采用不同设备、工装，从而影响零件加工的生产率和成本。毛坯选择包括毛坯类型和确定毛坯制造方法两方面，应全面考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以降低零件制造总成本。
CA6140车床后托架毛坯材料选为灰铸铁（HT150），硬度范围在150～200HBS，承受中等载荷。根据 表1-1.1，选用砂型铸造方法，由于大批量生产故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型，这不仅简化了造型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理，消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（大量渗碳体出现）以便进行切削加工。
表2-1毛坯加工选择比较
分类 砂型铸造 手工木模造型 特点 制造精度低，易受潮变形，故铸件精度低，加工余量大 采用机械化手工操作，铸件精适用场合 批量较小，精度较低的铸件 一般用于中小型尺寸的铸件 机器造型 度和生产率有所提高，但需要一套造型设备，费用较高，且铸件第 6 页 共 40 页
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重量受限制 金属型铸造 其精度比砂型铸造的铸件高，表面质量和力学性能较好，而且有较高的生产率，但需要一套专用的金属型 离心铸造 铸件金属组织致密，力学性能好，其外圆表面质量与精度均较高，但内孔精度较低，需留出较大的余量 压力铸造 铸件质量好，公差等级可达IT12，且铸件上的个螺纹孔、文字、花纹、图案均能铸出。压力铸造需要一套昂贵的设备和铸型 大批量生产中形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件 大批量生产的黑色金属、铜合金等旋转体铸件 大批量生产中尺寸不大、结构不太复杂的有色金属铸件 2.2工艺路线的拟定
2.2.1定位基准的选择
工件在机械加工过程中的第一道工序用未加工过的毛坯表面做定位基准，这定位表面我们就称它为粗基准；而用工件加工表面做定位基准则称之为精基准；
Ⅰ、粗基准的选择
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求：
⑴．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
⑵．选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留
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而细致的组织，以增加耐磨性。
⑶．应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
⑷．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
⑸．粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证CA6140机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从CA6140机床后托架零件图分析可知，选择侧面三孔作为CA6140机床后托架加工粗基准。
Ⅱ、 精基准选择的原则
⑴．基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
⑵．基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
⑶．互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
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，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证CA6140机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从CA6140机床后托架零件图分析可知，它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用
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一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用与顶平面的四孔的加工基准。
选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 2.2.2表面加工方法和加工方案的选择
一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计CA6140机床后托架的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。
在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素
⑴．要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。
⑵．根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。
⑶．要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。
⑷．要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。
⑸．此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车——半精车——淬火——粗磨。平面的加工
由参考文献《机械加工工艺手册》表2.1-12可以确定，底面的加工方案为底平面：粗铣——精铣（IT7?可以较小。
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IT9），粗糙度为6.3，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度