精铣C6150车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计

应用技术学院毕业综合训练报告（论文）1前言课题介绍在机械制造工艺过程中，在机床上对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件的正确位置固定不动，这一任务就是由夹具完成。机床夹具为机床的一种附加装置，安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。课题背景及发展趋势夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它主要表现在以下几个方面：（1）加强机床夹具的三化工作为了加速新产品的投产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。（2）大力研制推广实用新型机床夹具在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。在多品种，中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。（3）提高夹具的机械化，自动化水平近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是：一方面由于数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好的发挥机床的作用。另一方面，如采用气动、电动等自动化夹具夹紧，避免了手工操作用划线等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间，减轻了劳动强度，大大提高了生产效率。精铣C6150车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计21C6150车床主轴箱零件的分析1.1零件的作用题目给出的零件是c6150车床主轴箱体，主轴箱体起着支持和固定轴系零件,保证轴系运转精度和良好润滑及密封等重要作用。主轴箱是C6150车床的关键零件。一旦主轴箱的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。1.2车床主轴箱的主要技术要求1.2.1尺寸精度和表面粗糙度图1主轴箱零件图Fig.1Spindleboxpartsdiagram车主轴箱的内孔和安装平面是决定工件精度的关键表面，其精度要求最高，一般不低于IT8级；车主轴箱内孔的圆度直接影响加工工件的轴承孔精度，故要求较高，其误差不大于尺寸的30%。1.3工艺过程分组车主轴箱结构较为复杂，精度要求也较高，在批量的生产条件下，车主轴箱的机械应用技术学院毕业综合训练报告（论文）3加工工艺过程有三组加工表面。第一阶段：以毛坯面为基准，铣上平面和铣左右端平面。第二阶段：以下平面为基准，钻各螺纹孔及镗轴承孔。精铣C6150车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计42工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件年生产量为8000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大。故采用铸造成型。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。2.2基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会零件的大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：一般箱体类零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。该车床主轴箱最先加工的是主轴箱底面和上表面。精基准的选择：常以车床主轴箱零件的装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。该工件有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；孔轴线之间也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工车床主轴箱上表面时，应以底面为精基准，使上表面加工时的定位基准与设计基准重合；加工孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，孔的加工，其定位基准既符合基准统一的原则，也符合基准重合的原则，有利于保证孔轴线与底面（装配基准面）的尺寸精度和平行度。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面或其组合,在机器零件的设计和加工过程中,按不同要求选择哪些点、线、面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基准的选择与工艺过程的制订有密切的关系，故有必要多设想几种定位方案比较他们的优缺点，周密地考虑定位方案与工艺过程的关系，尤其对加工精度的影响。合理选择定位基准对保证加工精度和确保加工顺序都有决定性的影响，基准的选择其实就是基面的选择。根据作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准：零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。一个零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，成为工艺基准。其中又包括工艺基准、定位基准、测量基准和装配基准，现分析如下。应用技术学院毕业综合训练报告（论文）51）设计基准设计基准就是在零件设计图纸上用来确定其他点、线和面的位置的基准。即零件图纸上标注尺寸的起点。2）工艺基准工艺基准是在加工装配过程中所采用的基准。根据用途的不同可分为：定位基准、工序基准、装配基准和测量基准。（1）定位基准:工件在机床上或夹具中进行加工时用作定位的基准，称为定位基准。当加工主轴颈时，其位置是由夹具上定位相接的面确定的，故该接触面即是本道工序的定位基准。（2）工序基准:在工序图中，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。应对各工序中的工件加工面作具体分析、确定某面或线作为该工序的基准。工序基准采用工件上实际表面的点、线、面以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。（3）测量基准:在测量时所采用的基准，称为测量基准。根据不同工序要求测量已加工平面位置时使用不同的测量基准，如测量曲轴总长时应以曲轴两端面为测量基准。2.2.1零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。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加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素：任一种加工方法比如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，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。例如，公差为IT7级的和表面粗糙度为Ra0.4外圆表面，通过精心车削可以达到精度要求，但不如采用摸削经济。各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度，可参阅工艺设计手册中的有关资料。要考虑工件材料的性质例如，对淬火钢应采用磨削加工，但对有色金属采用磨削加工就会发生困难，所以一般采用金刚镗削或高速精细车削加工。要考虑工件的结构形状和尺寸大小例如，回转工件可以用车削或磨削等加工孔，而壳体上IT7级公差的孔，一般就不宜采用车削或磨削，而通常采用镗削或铰削加工。孔径小的宜采用铰孔，孔径大或长度精铣C6150车床主轴箱箱体上端面工序及夹具的设计6较短的孔宜采用镗孔。要考虑生产率和经济性要求大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，以减少机械加工的劳动量。要考虑工厂或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的设备，挖掘企业的潜力，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。2.2.2加工顺序的安排零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排的是否合适，对加工质量、生产效率率和经济性有较大的影响。现将有关加工顺序安排的原则和应注意的问题分述如下。加工工艺的划分1）零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可以划分如下几个阶段：（1）粗加工阶段：这个阶段主要任务是却去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率的问题。（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做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，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），一般在热加工以前进行。（3）精加工阶段：对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。2）机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个加工表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随便安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。应用技术学院毕业综合训练报告（论文）73）热处理工序的安排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，应根据零件材料和热处理的目的而定。（1）退火或正火:为了得到较好的表面质量、减少刀具磨损，需要对毛坯预先进行热处理，以消除组织的不均匀，降低硬度、细化晶粒，提高加工性。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件却要用正火的办法提高其硬度；对锻造毛坯，因表面软硬不均不利于切削，通常也进行正火处理。退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。（2）时效:为了消除残余应力应进行时效处理（其中包括人工时效和自然时效）。残余应力无论在应力制造还是在切削加工时都会残留下来，不设法消除就会引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。对于一般铸件，只需在粗加工后进行一次时效处理即可，或在铸造毛坯以后安排一次时效处理。（3）淬火:淬火可提高材料的机械性能（硬度和抗拉强度等）。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度与组织。由于工件淬火后常产生较大的变形，因此，淬火工序一般安排在精加工阶段的磨削加工之后进行。（4）渗碳:由于渗碳的温度高，容易产生变形，因此一般渗碳工序安排在精加工之前进行。氮化处理是为了提高零件的表面硬度和抗腐蚀性，一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。氮化处理前应调质。4）辅助工序的安排辅助工序种类很多，包括中间检验、洗涤、防锈、特种检验和表面热处理等。（1）检验：检验工序一般安排粗加工全部结束之后，精加工之前；送往外车间加工的前后（特别是热处理前后）；化费工时用于工序和重要工序的前后。以便及时控制质量，避免浪费工时。（2）特种检验：X射线、超声波探伤等多用于工件材料内部质量的检验，一般安排在工艺过程的开始。荧光检验、磁力探伤主要用于工件表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。如果用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前