箱体零件加工及加工工艺箱体零件加工及加工工艺 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2013 级 姓 名 王婷 指导教师 李强 2015 年 5 月 25 日 天津理工大学成人高等教育本科毕业设计（论文）任务书 1.课题名称：箱体零件加工及加工工艺箱体零件加工及加工工艺 2.题目类型：论文 题目来源：自拟 3.设计（论文）的主要内容，主要技术指标及基本要求： 1、保证箱体零件加工质量； 2、合适一般现场条件，能显著提高生产效率： 3、降低生产成本，适宜性强： 4.设计（论文）的软、硬件环境（资料、参考文献、实验条件及设备等）： 1 李 洪机械加工工艺手册北京出版社，2005.9 2 徐宏海机械制造工艺化学工业出版社，20068 3 周虹编数控加工工艺与编程人民邮电出版社，20069 4 弈继昌机械制造工艺学及夹具设计中国人民出版社，20075 5张耀宸机械加工工艺设计手册航空工业出版社，20088 6陈宏钧金属切削速查速算手册机械工业出版社，20095 7刘建亭机械制造基础机械工业出版社，200910 8华茂发数控机床加工工艺机械工业出版社，20103 9肖继德，陈宁平机床夹具设计机械工业出版社，20108 10周 虹数控原理与编程实训人民邮电出版社，201011. 学生姓名 王婷 年 级 专 业 2013 级 指导教师 李强 教师职称 任务下达日期 2015.3.1 完成日期 2015.5.25 目目 录录 引 言 .4 第 1 章 零件图解析 5 1.1 箱体零件作用5 1.2 箱体零件的材料及其力学性能.5 1.3 箱体零件的结构工艺分析.5 第 2 章 毛坯的分析 5 2.1 毛坯的选择.5 2.2 毛坯图的设计.6 第 3 章 工艺路线拟定 6 3.1 定位基准的选择.6 3.2 加工方法的确定.6 第 4 章 加工顺序的安排 7 4.1 工序的安排.7 4.2 工序划分的确定8 4.3 热处理工序的安排8 4.4 拟定加工工艺路线.9 4.5 加工路线的确定.9 4.6 加工设备的选择.9 4.7 刀具的选择10 4.8 选择夹具及量具确定装夹方案10 第 5 章 工艺设计 .10 5.1 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定10 5.2 确定切削用量及功率的校核11 第 6 章 数控加工路线的分析 .13 结 论 14 参考文献 .15 附表 116 附表 217 致 谢 18 引 言 数控加工毕业设计是在学院机械制造工艺学(含机床夹具设计)和所有专业 课之后进行的,是对所学各课程的一次深入的综合性的复习,也是理论联系实际 的训练。毕业设计的任务是根据所给定的箱体零件图，确定合适的加工机床、 刀具、切削用量，合理的进给路线，制定经济高效的工艺方案；绘制箱体零件 图一张、毛坯图一张、编制工艺过程卡，数控加工工序卡，数控刀具卡，编写 数控加工程序，撰写设计说明书。要求我们能综合运用机械制造工艺学中基本 理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步 具备了设计一个中等复杂箱体零件的工艺程度箱体零件的工艺规程的能力和运 用夹具设计的基本原理和方法，拟定加工方案。同时也是熟悉和运用有关手册、 图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后从事的工 作打下良好基础。 加工目的： 1、保证箱体零件加工质量； 2、合适一般现场条件，能显著提高生产效率： 3、降低生产成本，适宜性强： 4、工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。 第 1 章 零件图解析 1.1 箱体零件作用 该箱体零件为燃烧室支撑环，是内燃机内一种高温高压的起支撑作用的环。 1.2 箱体零件的材料及其力学性能 工件材料为 1Cr18Ni9Ti 是奥式体不锈钢，相对可切削性为 0.30.5 之间， 是一种难切削的材料，其难加工性主要表现在以下几个方面： 高温强度和高温硬度高，1Cr18Ni9Ti 在 700 度时也不能降低其机械性能， 故切削不易被切离，切削过程中切削力大，刀具易磨损。 塑性和韧性高，虽然 1Cr18Ni9Ti 的抗拉强度和硬度都不高，但综合性能很 好，塑性和韧性高，它的延伸率、断面收缩率和冲击值都较高，切削变形所消 耗的功能增多，所消耗的能量比切除相同体积的低碳钢约高 50%，并且大部分 能量转化为热能使切削温度升高。 1Cr18Ni9Ti 的导热率低，散热差，有切削带走的热量少，大部分的热量被 刀具吸收，致使刀具的温度升高，加剧刀具磨损，在一定的温度和压力下会产 生粘附现象，在切削过程中，刀具易产生积削瘤，不易获得表面粗糙度高的加 工表面。 加工硬化严重，1Cr18Ni9Ti 强度一般为 539Mpa，但室温冷加工时，由于 加工硬化和变形会诱发马式体转变，使强度提高，这样大大增加了切削时的磨 损。 1Cr18Ni9Ti 具有优良的力学性能，良好的耐蚀能力，较突出的是冷变形能 力，无磁性。 1.3 箱体零件的结构工艺分析 从箱体零件图上看，该箱体零件是典型的回转体箱体零件，结构比较简单， 其主要加工的面有197.3 的外圆柱面，187、171.08 的内圆柱表面，以及 内外轮廓。该箱体零件在加工时主要考虑变形以及测量的问题，由于内外轮廓 交界处壁太薄仅 0.635 的厚度，在切削过程中不易散热，刀具所带走的只是少 量热量，加工硬化也很严重，塑性和韧性较高，所以要使工件恢复其应力再加 工，采取相应的热处理去处内应力，减少其变形。图中所给的尺寸精度并不高， 在 IT1112 级之间，但粗糙度都是 1.6。通过分析该箱体零件，其布局合理，方 便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理， 能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 第 2 章 毛坯的分析 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个 比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工 的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要 的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 2.1 毛坯的选择 毛坯种类的选择决定与箱体零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及 在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、 铸造 4、焊接 5、其他毛坯。该箱体零件为燃烧室支撑环材料为 1Cr18Ni9Ti， 考虑到箱体零件本身的结构以及材料，结构简单，塑性和韧性高，所以推荐用 型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不 仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而短见具有较高的强度， 冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作箱体零件。本箱体零件生产批量为 中小批量，所以综上所叙选择锻件中的自由锻。 2.2 毛坯图的设计 毛坯（锻件）图是根据产品箱体零件设计的，经查机械加工工艺手册 自由锻件中机械加工余量计算公式得：A=0.2*H0.2*D0.55=5.8mm,小孔 0.75A=4.35mm,大孔 0.5A=2.9mm，H=0.5A=2.9mm。 第 3 章 工艺路线拟定 3.1 定位基准的选择 工件在加工第一道或最初几道工序时，职能一毛坯上未加工的表面作为定 位基准，这个是粗基准，该箱体零件选用171.08 内孔作为粗基准来加工外圆 柱面和左端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的（如果必须保证箱体零件 某些重要表面的加工余量分布均匀，就应该选择该表面做为粗基准，应该用毛 坯的尺寸和位置可靠表面，而且平整具有足够大的面积做基准）在以后的工序 中，则使用经过加工的表面作为定位基准，197.3 的外圆柱面和左端面作为定 位基准，着个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一，互 为基准，自为基准。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 3.2 加工方法的确定 在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目 的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿 工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人 的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现 场的加工条件来确定最佳的加工方案。 同样在该箱体零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况互我 们学校的具体加工条件，一下是我们按加工顺序来阐述的加工方案： 197.3 外圆柱面，精度为 IT12，表面粗糙度为 Ra1.6 粗车 (IT1211,Ra2512.5)-精车(IT87,Ra1.60.8) 187.48 内圆柱表面, 精度为 IT12，表面粗糙度为 Ra1.6 粗车 (IT1211,Ra2512.5)-半精车(IT109,Ra6.33.2)- 精车(IT87,Ra1.60.8) 171.08 内圆柱面,无精度要求, 表面粗糙度为 Ra1.6 粗车 (IT1211,Ra2512.5)-精车(IT87,Ra1.60.8) 由 R2.8,R12.7,R1.6,R20.07 的圆弧组成的内外轮廓, 表面粗糙度为 Ra1.6 粗车(IT1211,Ra2512.5)-半精车(IT109,Ra6.33.2)- 精车(IT87,Ra1.60.8) 第 1 道工序分 5 个工步，加工 3 个要素。工步 1 是装夹找正。横向装夹时 一要找正两磨削过的平面与车床的 z 轴平行，以保证车出的(侧)面与磨削过的 面垂直；二要找正两磨过的面与夹盘的回转中心线对称。工步 2 是车平面(工件 的一个侧面)。工步 3 是钻中心孔。工步 4 是用 18mm 的钻头钻通孔。工步 5 是用 16mm 粗的镗刀镗 20mm 和 32mm 阶梯孔。 第 2 道工序分 2 个工步，加工 1 个要素。工步 1 是装夹找正。在上工序的 基础上翻 180。装夹，还是横向装夹。装夹时一要找正到两磨过的平面与车床 的 Z 轴平行；二要找正到两磨削过的平面的对称线(面)距夹盘回转中心 10.02mm 之内。工步 2 是用 16mm 粗的车刀车 32mm 偏心孔。 第 3 工序分 3 个工步，加工 1 个要素。工步 l 是装夹找正。纵向装夹，夹 偏心孔偏向的那头装夹时一要找正到夹盘回转中心线与工序 1 加工的那个侧面 垂直，二要找正到磨削过的两侧而与夹盘同转中心线对称工步 2 是车端面。 工步 3 是打中心孔。 第 4 道工序分 3 个工步，加工为随后各工序找正用的找正槽。工步 1 是装 夹找正，夹的方向与上工序一样，只是比上工序少夹一段,右侧用回转顶尖顶上。 装夹时只要找正左侧,主要是找正磨削过的两侧面与夹盘回转中心线对称。工步 2 是加上左找正槽，工步 3 是加工右找正槽。 第 5 道工序分 5 个工步，加工 3 个要素。工步 I 是装夹找正、夹的方向与 上工序一样，只是比上工序多一段。装夹时找正夹盘回转中心线与两对侧面的 对称平面的交线再合。工步 2 是钻中心孔。工步 3 是用 15.7mm 的钻头钻 通孔。上步 4 是车 16.8m 通孔和锥孔。工步 5 是车端面槽。 第 6 道上序分 5 个工步，加工 4 个要素。工步 1 是装夹找正，是在上工序 的基础上调头夹。装夹时找正的要求与上工序相同，也就是要找正夹盘同转中 心线与上工序加工的孔轴。工步 2 是车端面 u 工步 3 是车正 49mm 孔和 28.6mm 孔。工步 4 是车螺纹的锥底孔及其上的倒角。工步 5 是车螺纹。 第 7 工序分 3 个工步，加工外回转型面。工步 1 是装夹找正。在上工序的 基础调头，右端用回转顶尖顶上。装夹时的找正要求同第 5 工序。工步 2 车左 半圆弧