畢業(yè)設計（論文）前剎車調整臂外殼的加工工藝及夾具的設計

寧夏理工學院畢業(yè)設計（論文） 摘 要本次設計研究的課題是解放牌汽車前剎車調整臂外殼零件的加工工藝及專用夾具的設計。考慮零件在汽車運行時的剎車過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。它的主要加工面是各孔、前剎車調整臂外殼的端面和通槽，在加工中由于面的加工精度要比孔的加工精度容易保證。因此，在設計中采用先面后孔的原則，并將孔與平面的加工劃分為粗加工和精加工階段，以保證加工精度。在本次設計中，先以R41外圓和R16外圓輪廓為粗基準加工出兩端面，再以該基準面定位加工12和62的孔。在后面的工序中，均以該孔與端面為定位基準，再加工出前剎車調整臂外殼零件的其它孔、槽和端面，在整個加工過程中，主要采用了銑床、鉆床和插床。本次夾具的設計選擇了第六道工序中鉆13和13.8孔專用夾具的設計，對其采用了“一面兩孔”的定位方式。關鍵詞：前剎車調整臂外殼零件；加工工藝；專用夾具；定位；夾緊AbstractThe task for design is the adjustment arm shell parts for braking of the processing technology boom and exclusive fixture design, which is in the front of the car called jiefang brand. Considering the parts in the machine not hitting seriously relatively simple structure, so I choose rough castings. The main processing is the hole surface, adjusting the number of face and arm slot, in the process of machining accuracy due to face processing than the hole to ensure the accuracy of easily. Therefore, the use in the design after the first hole of the principle of surface and hole and two-dimensional processing is divided into roughing and finishing stages to ensure the machining accuracy. In this design, the first R41 and R16 at both ends of the cylindrical surface processing, and then base-level processing of the holeof and . The processes behind both holes with the end of the baseline for positioning, processing to adjust the arm holes, slots, and some face in the whole process, mainly the use of the milling machine, drilling machine and slotting machine. And for the design of dedicated fixture I choose the sixth procedure, which drills the holes of and , the location are decided by the “one side and two holes”. Keywords: the adjustment arm shell parts for braking; processing technology; the dedicated fixture; positioning; clamping目錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1機械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀11.2現(xiàn)代機械加工工藝的發(fā)展趨勢11.3機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀31.4現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢3第二章 零件的分析62.1零件的作用62.2零件的工藝分析6第三章 零件毛坯的選擇73.1確定毛坯的制造形式73.2確定鑄件機械加工余量及形狀73.3確定鑄件加工表面尺寸及偏差8第四章 工藝規(guī)程的設計94.1基面的選擇94.2擬訂工藝過程94.3加工設備和工藝裝備的選擇124.4確定工序尺寸164.5確定切削用量及時間定額19第五章 夾具設計315.1夾具設計任務的提出315.2夾具的結構方案確定315.3夾具設計及操作的簡要說明38參考文獻39結束語40致謝41附錄44第一章 緒論1.1機械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀隨著機械制造業(yè)的發(fā)展和科學技術的進步，機械制造工藝的內涵和面貌下不斷發(fā)生變化，近一二十年來的技術進展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化常規(guī)工藝的方向是實現(xiàn)高效化、精密化、強韌化、輕量化，以形成優(yōu)質高效低耗、少污染的先進實用工藝為主要目標，同時實現(xiàn)工藝設備、輔助工藝、工藝材料、檢測控制系統(tǒng)的成套工藝服務，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)所采用。2.新型加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展包括精密加工和超精密加工、微細加工、特種加工及高密度能加工、新硬材料加工技術、表面功能性覆蓋技術和復合加工，以適應機械產品更新?lián)Q代對制造工藝提出的更高、更新的制造模式。3.自動化等高新技術與工藝的緊密結合微電子、計算機和自動化技術與工藝及設備相結合，使傳統(tǒng)工藝面貌產生顯著、本質的變化，如生產線自動控制、在線檢測自適應控制、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助夾具設計、計算機輔助裝配工藝設計和智能制造系統(tǒng)等。1.2現(xiàn)代機械加工工藝的發(fā)展趨勢機械制造是國民經濟各部門科技進步的基礎。在現(xiàn)代條件下機械制造的發(fā)展方向是：開發(fā)工藝可行性廣、能保證各種原料消耗最少、可靠性和自動化精度高的新一代技術。機械制造工藝及其實現(xiàn)組織形成的發(fā)展趨勢，在很大程度上取決于機器結構的發(fā)展方向和它的技術使用特征。機器制造中的科技進步將促進以計算機和生產全盤自動化為基礎的工序少和能源節(jié)約的工藝的建立和推廣。機器制造工藝組織的遠景發(fā)展的概念是考慮在集管理、信息和技術為一體的基礎上建立全盤自動化工廠，將最終產品的各個加工階段連接起來。這時，在科技發(fā)展現(xiàn)階段的自動化工廠將不是無人企業(yè)。由人服務和管理的體系和機器會發(fā)揮作用。新的智能型和集成型的生產手段與高度熟練的工作人員相結合，將在市場需求變化的條件下假造出滿足技術和社會經濟需求的先決條件。在先進的發(fā)達國家中，毛坯生產的發(fā)展趨勢表明，今后毛坯生產發(fā)展方向是力圖在經濟合理的范圍內，使毛坯接近成品零件的尺寸形狀。這可降低金屬消耗量，減少加工余量和毛坯及鐵屑的運輸費用，這樣，最終會提高生產率，降低零件的加工成本。對于毛坯生產，其特點主要是擴大新的先進的節(jié)約資源的工藝過程應用領域。采用電子技術管理切削加工過程，提高了對毛坯質量和精度的要求。這將使其加工工藝得到必要的完善。在不久的將來，精密金屬模鑄造和壓力鑄造將取代砂型鑄造。有發(fā)展前途的制取毛坯的方法將會得到發(fā)展，其中包括等靜壓法、金屬的壓力噴射成型擠壓、清密沖壓、預熱推擠方法等。金屬切削加工將被比較經濟的制取零件的方法所取代（如冷推擠法）。但由于所用設備昂貴，以及工件必須經過再次退火，使得這種方法只能在零件生產規(guī)模不少于100萬件時，經濟上才是合算的。在金屬切削機床上加工工藝的發(fā)展趨勢，是擴大采用先進的工藝過程和提高加工自動化的程度。提高生產率，降低切削加工成本，在很大程度上取決于刀具和刀具材料的技術可行性。高速鋼和燒結合鎢硬質合金，由于價格相對較低，工具制造簡單，耐磨性好，強度高，所以促使其得到了廣泛的使用。新型切削材料的使用有助于增大切削用量，提高生產率，擴大經濟效益。使用粉末冶金高速鋼工具，并且用物理沉積法涂上耐磨涂層，是很有發(fā)展前途的。對于鋼件的半精加工和精加工，采用以碳化鈦、碳氮化鈦為基的無鎢硬質合金。用細顆粒硬質合金代替高速鋼，可提高加工生產率指標。在加工韌性材料時，涂層硬質合金獲得了越來越廣泛的應用。用化學氣相沉積方法得到的陶瓷涂層的應用，可使切削速度大大提高，而這種切削速度在以前只有用礦物陶瓷切削刀具或金屬陶瓷才能達到。在加工淬火鋼，尤其是銑齒和拉削方面，以及有色金屬和合金的加工，非金屬材料的加工中，使用硬質合金也是有發(fā)展前途的。在硬質合金刀片上鑲上人造材料多晶立方氮化硼，可用于加工硬度達HRC68的鎳鉻鋼或鉻鎳鉬鋼，其切削速度可達130m/min。在加工研磨性強的，輕金屬和非金屬材料時，則采用多晶金剛石。用碳化硅纖維增強的氧化物陶瓷，用于加工鎳合金、滲碳和熱處理后的鋼以及灰鑄鐵。氮化硅陶瓷在廣泛的切削速度范圍下使用（達1000m/min）.氮化硅陶瓷現(xiàn)在用于灰鑄鐵、高溫合金的加工，因為它有較高的抗擴散磨損的能力。陶瓷結合劑的立方氮化硼砂輪、多孔砂輪和數(shù)控機床用的砂輪，具有壽命長、磨削性能穩(wěn)定的特點。今后在磨削中將使用優(yōu)質的加入合金成份的剛玉砂輪、用球形剛玉制造的砂輪、高純度單晶剛砂輪、高強度耐熱人造單晶金剛石的復合材料砂輪。磨料的新型結合劑的開發(fā)將擴大高磨削的可能性。除上述傳統(tǒng)切削加工方法以外，還有范圍更廣的非傳統(tǒng)金屬加工方法：電物理和電化學加工方法；微塑性變形尺寸加工法以及將兩種以上物理本質各不相同的加工方法合在一起的復合加工方法（化學反應，電腐蝕和磨粒加工等）。這些非傳統(tǒng)方法的合理應用領域，是在那些采用傳統(tǒng)切削方法不經濟或在技術上不可能實現(xiàn)的那些工序。這樣，切削加工由于具有廣泛的工藝可行性，所以它在使用機床的加工方法中仍會占有優(yōu)先地位。電加工法，冷、熱擠壓，粉末冶金都只能在某些特殊領域部分地取代切削加工。而激光加工具有相當廣闊的發(fā)展前景，在不久的將來將取代工件外形切割和通孔鉆削。1.3機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔34年就要更新50%80%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10%20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；（5）采用以液壓站為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高生產率；（6）提高機床夾具的標準化程度。1.4現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，機床夾具也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。1.高 精隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具制造精度要求也更高了。高精度夾具定位孔距精度高達5，夾具支承面垂直度達0.01/300，平行度高達0.01/500。德國demmeler(戴美樂)公司制造的長4、寬2的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為0.03；精密平口鉗的平行度和垂直度在5以內；夾具重復安裝的定位精度高達5；瑞士EROWA柔性夾具重復定位精度高達25。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。2.高 效為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，夾緊和松開工件只用12秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短工件在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。3.模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。4.通用、經濟夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。大家都知道減少停工檢修期是提高生產力、使生產能力利用系數(shù)最大化的一項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和質量的關鍵。譬如柔性加工中心的產生就是為了減少產品循環(huán)周期。在一個固定體上，采用機械裝夾定位、夾緊工件后,進行切削加工，加工完畢后松開機械裝夾定位塊，取下已經加工完畢的工件再換新工件上去夾緊，依次往復，這通常是很花時間的一個步驟。為了實現(xiàn)高產、高效，工件的定位、支撐、夾緊和夾具的快速松開夾緊，以及操作方便、安全都是非常重要的環(huán)節(jié)。對于加工一個較大的工件，并且工序間隔時間短，選用半自動化或全自動化的液壓夾具是非常具有經濟價值的。液壓定位和夾緊是一項非?？煽慷矣行У募夹g。目前，各種高性能的液壓夾具在機械加工中得到越來越廣泛的使用。采用液壓夾具具有以下特點：（1）有效地保證加工精度采用液壓夾具安裝定位，可以快速準確地確定工件與定位基準之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。（2）提高生產率、降低成本用液壓夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時（裝卸工件的時間）；用液壓夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構，這些因素均有利于提高勞動生產率與安全性。另外，采用液壓夾具后，產品質量穩(wěn)定，廢品率下降，此時可以安排技術等級較低的工人，有效地降低了生產成本。（3）擴大機床的工藝范圍使用專用液壓夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如，在立式鉆床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機床的作用，在加工中心有效的行程范圍內擴大了加工零件的數(shù)量。（4）減輕工人的勞動強度當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，此夾具裝夾工件方便、安全、快速，可減輕工人的勞動強度。第二章 零件的分析2.1零件的作用本次設計給定的是CA10B解放牌汽車前剎車調整機構中的一個零件前剎車調整臂外殼，外形結構見零件圖（附件1）。其主要作用是對前剎車調整臂進行支撐和保護，零件主體中心是一個的通孔，用于安裝帶有花鍵孔的蝸輪。孔上開了一個寬的矩形槽，用于放置中心帶有通孔的蝸桿，其靠插入、兩通孔的蝸桿軸支撐，用鍵聯(lián)結，蝸輪蝸桿相互嚙合傳遞扭矩達到調整剎車的作用。Rc1/8的螺紋孔，裝銷子連接剎車分泵用。2.2零件的工藝分析本零件主要用于支撐和保護前剎車調整臂，同時也傳遞力矩，因此對零件有一定的強度要求。零件材料選用KT350，最低抗拉強度達到350Mpa,而且可鍛鑄鐵可以承受震動和沖擊，成本低，鑄造性好。零件圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確。根據(jù)參考文獻1,零件主要加工表面技術要求分析如下，各加工面字母標識見零件簡圖（附件2）。 1.以孔為中心的加工表面。這一組的加工表面包括孔（T1），(T2)二孔以及兩孔的上下端面（D1、D2、D3、D4），矩形通槽。T1的中心孔和矩形通槽起到定位和傳遞力矩的作用，所以它們的表面加工要求相對較高?？紤]本零件D1、D2、D3、D4表面與其它元件的裝配關系 ，T1、T2兩孔的軸線分別與它們的上下端面有一定的垂直度要求。鍵槽側面（D7、D8）分別與（T3）、（T4）的孔也有一定的垂直度要求，加工時可選擇通孔T3、T1孔及端面D2或D4定位。2.以、孔為中心的加工表面。這一組的加工表面包括（T3）通孔，(T4)通孔，沉孔，左右兩個端面(D5、D6)和M10(T6)螺紋和Rc1/8(T7)圓錐管螺紋。T3與T4通孔要保證一定的同軸度，加工時最好在一次裝夾下通過鉆、擴將兩孔加工出。根據(jù)各表面的加工方法所能達到的經濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件要求加工精度低于IT11級，沒有很難加工的表面，各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。但在加工中，由于D1、D2面厚度較薄，應考慮增加輔助支撐，減少零件表面加工產生的變形。第三章 零件毛坯的選擇3.1確定毛坯的制造形式毛坯的制造形式應根據(jù)生產批量的大小，零件的形狀和尺寸，零件的受力情況，工廠現(xiàn)有的設備和技術水平及技術經濟性等因素來決定。本次設計加工的“前剎車調整臂外殼”零件，考慮到零件的輪廓尺寸不大，結構復雜程度一般，在工作過程需要承受一定的扭矩，且加工任務為中批量生產，材料為可鍛鑄鐵（KT350），為了使鑄件的加工余量小，一模多用（模可重復使用，減少造模時間），提高生產效率，所以選用金屬型澆注。3.2確定鑄件機械加工余量及形狀根據(jù)參考文獻8表15-5，零件材料KT350,采用金屬型澆注時，鑄件尺寸公差等級采用CT9級。根據(jù)參考文獻8表15-7，確定其機械加工余量等級為MA-F級。再查參考文獻8表15-8，根據(jù)各加工表面基本尺寸，確定其機械加工余量。鑄件的分型面選擇及各加工表面鑄件機械加工余量見表3.1。表3.1 各表面鑄件機械加工余量表面代號基本尺寸()加工余量等級加工余量()說明D1、D340F2.0對稱面D2、D4107F3.0對稱表面D537F2.5單側加工D647F2.5單側加工T166F2.0雙側加工根據(jù)參考文獻8表15-9，成批生產鑄件最小通孔直徑為，故本零件上直徑小于的通孔均不鑄出。為簡化零件鑄造工藝，縮短鑄造周期，同時結合以下因素分析:（1）加工孔時，刀具形成斷續(xù)切削，影響刀具壽命若,采用鉸孔，孔的加工精度難以保證；（2）對加工、兩孔同軸度有影響；（3）零件側面（如D1、D2）定位時的可靠性，穩(wěn)定性。最終確定矩形通槽亦不鑄出。3.3確定鑄件加工表面尺寸及偏差根據(jù)鑄件表面的機械加工余量，查參考文獻8表15-6，確定鑄件各表面基本尺寸及偏差，見表3.2，毛坯結構尺寸見毛坯圖（附件3）。表3.2 各表面鑄件基本尺寸及偏差表面代號加工余量零件尺寸鑄件基本尺寸鑄件偏差鑄件尺寸D12.0121616D32.0D23.0323838D43.0D52.53739.539.5D62.54749.549.5T12(單側)625858第四章 工藝規(guī)程的設計4.1基面的選擇4.1.1選擇精基準根據(jù)參考文獻1，精基準的選擇應盡可能選擇所加工表面的設計基準作為精基準，這樣可以避免由于基準不重合引起的定位誤差。但當設計基準和工序基準不重合時，應進行尺寸換算。由零件圖（附圖1）分析，（T1）孔為該零件的主要設計基準，同時結合該零件的結構特點，精加工時多采用“一面兩孔”的定位方式，即以D2或者D4面和（T1）孔以及（T2）孔為基準。這樣的基準統(tǒng)一，定位穩(wěn)定，夾具的結構設計及操作也較簡單。D1、 D2 、D3、D4面的半精加工，兩面互為基準進行加工，即以D4端面定位 ，加工D2端面，再以D2端面定位加工D4面，從而不但能保證對稱面的尺寸要求，又能保證兩面的平行度要求。對于矩形通槽的精加工，除了用端面（D2或D4）以及（T1）孔定位外，為了保證槽的側面分別與 (T3)孔和 (T4)孔的垂直度，宜選用其中一孔作為通槽精加工的定位基準。4.1.2選擇粗基準根據(jù)參考文獻1,參照粗基準的選取原則，當零件有不加工表面時，應當以這些不加工表面作為粗基準，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有一定的相對位置關系。本次設計選擇了以（T1）孔和（T2）二孔的外輪廓為粗基準，選用兩個V型塊定位，限制三個自由度（、），加上一個寬支撐板對D2或D4端面起支撐作用(由于D1、D2端面厚度較薄，加工時需增設輔助支撐)，限制三個自由度（、），從而達到完全定位。選用這個粗基準一方面便于零件的裝夾，另一方面又能達到很好的定位要求。4.2擬訂工藝過程4.2.1選擇表面加工方法根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經濟精度，查參考文獻8表15-32表15-34選擇零件主要表面的加工方法與方案見表4.1。表4.1 各表面加工方法與加工經濟精度加工表面加工方法及加工經濟精度說明D1、D3()粗銑（IT13）半精銑（IT11）對稱面D2、D4()粗銑（IT13）半精銑（IT11）對稱面D5（）銑（IT13）D6（）銑（IT13）孔（T1）粗擴（IT12）精擴（IT11）鉸(IT8)孔深小，采用鉸孔（T2）鉆(IT12)擴(IT11)孔（T3）鉆(IT12)擴(IT11)孔（T4）鉆（IT12）擴(IT11)孔（T5）鉆(IT12)寬的通槽粗銑（IT13）插削（IT11）壁厚小，不宜拉削4.2.2確定工藝過程方案擬定工藝路線是設計工藝規(guī)程最為關鍵的一步，它的出發(fā)點是保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度和表面質量等技術要求。同時也要考慮經濟性，努力降低生產成本，實現(xiàn)批量快速生產，提高生產效率，因此在工藝路線擬定時，必須在充分調查研究的基礎上，提出工藝方案并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案，選擇的機床和夾具也要與工藝路線合理配合。本次設計初步擬定兩種工藝過程方案，如下：工藝路線一：工序一. 粗銑四側面D1、D2、D3、D4（T1、T2孔外輪廓，D2、D4端面互為基準）工序二. 銑端面D5、D6（端面D2或D4，D5、D6兩端面互為基準）工序三. 粗擴、精擴62(T1)孔（端面D2或D4、T2孔外輪廓，端面D5）工序四. 鉆、擴12(T2),鉆5-4.3(T5)孔（孔T1、端面D2或D4、端面D5）工序五. 粗銑矩形通槽（孔T1、T2以及端面D2或D4）工序六. 半精銑四側面D1、D2、D3、D4（孔T1、端面D2或D4以及端面D5） 工序七. 鉆、擴13(T3)、13.8(T4)孔（孔T1、T2、端面D2或D4）工序八. 插削矩形通槽面D7、D8、D9,倒角（孔T1、T3、端面D2或D4）工序九. 鉆M10螺紋底孔(T6)、锪18沉孔、攻M10螺紋（孔T1、端面D2或D4以及端面D5）工序十. 鉆Rc1/8管螺紋底孔(T7)，攻Rc1/8管螺紋（孔T1、T2、端面D2或D4）工序十一.鉸62(T1)孔（孔T2、端面D2或D4以及端面D5）工序十二.鉗工去毛刺工序十三.檢驗工藝路線二： 工序一. 粗銑側面D1、D2（T1、T2孔外輪廓，D2、D4端面互為基準）工序二. 粗銑側面D3、D4（T1、T2孔外輪廓，D2、D4端面互為基準）工序三. 粗擴、精擴62(T1)孔、鉸62(T1)孔（T1、T2孔外輪廓，端面D2或D4）工序四. 鉆、擴12(T2)孔（孔T1、端面D2或D4以及 T2孔外輪廓）工序五. 銑端面D5、D6（孔T1、T2以及端面D2或D4）工序六. 半精銑側面D1、D2（孔T1、端面D2或D4以及端面D5）工序七. 半精銑側面D3、D4（孔T1、端面D2或D4以及端面D5）工序八. 鉆、擴13(T3)、13.8(T4)孔（孔T1、T2、端面D2或D4）工序九. 粗銑矩形通槽（孔T1、T2以及端面D2或D4）工序十. 插削矩形通槽面D7、D8、D9,倒角（孔T1、T3、端面D2或D4）工序十一. 鉆5-4.3(T5)孔（孔T1、T2以及端面D2或D4）工序十二. 鉆M10螺紋底孔(T6)、锪18沉頭孔、攻M10螺紋（孔T1、端面D2或D4以及端面D5）工序十三.鉆Rc1/8管螺紋底孔(T7)，攻Rc1/8管螺紋（孔T1、T2、端面D2或D4）工序十四.鉗工去毛刺工序十五.檢驗4.2.3方案比較論證兩種方案主要區(qū)別：（1）方案一先加工出D5、D6端面，再以此面作為定位基基準面（兩點定位）加工T1、T2通孔，方案二先以T1、T2孔的外輪廓定位加工孔T1,在以T1孔定位（兩點定位）加工其他表面；（2）方案一鉆5各T5孔與鉆T2孔放在一道工序中，方案二分為兩道工序；（3）方案一粗銑矩形槽工序放在了鉆、擴T3、T4孔工序和半精銑端面D1、D2、D3、D4之前。（4）方案一，方案二分成了兩道工序。（5）方案一將鉸62孔單獨作為一道工序，方案二相反。針對上述（1）方案一選擇這種基準定位方式考慮的是互為基準的原則，這種加工方法容易保證加工表面之間的位置精度，同時也能保證加工T1孔的加工精度，但是由于D5、D6端面面積小，鑄造時可能也會存在缺陷，造成支撐面積不夠，加工T1孔時工件定位不穩(wěn)，夾緊不可靠等問題。方案二再次以粗基準T1、T2孔的外輪廓定位加工T1孔，不符合粗基準不重復使用原則，但考慮到T1孔中心是端面D5、D6的設計基準，應先加工出基準孔較為合理。針對上述（2）方案一考慮到T2孔與5個T5孔都是分布在同一平面上的通孔，同時加工減少了裝夾次數(shù)，縮短了工時。加工孔數(shù)較多，造成工序過度集中，工藝設備要求高，不利于安排生產。方案二將加工T2孔和5個T5孔的工位分開，分別成為一個工序，對設備要求就會降低而且生產效率也會提高。針對上述（3）方案一考慮粗銑矩形槽，鉆孔加工余量大，會對最終加工的定位表面造成影響，選擇先粗銑矩形槽和鉆孔，并未考慮到其對后來鉆孔加工的影響，因為加工的T3、T4孔有一定的同軸度要求，先銑出槽，再加工深孔時，由于刀具出現(xiàn)間斷切削，兩孔同軸度必然受其影響。針對上述（4）方案一將加工四側面D1、D2、D3、D4放在了一道工序，工序過于集中，不利于實際生產。針對上述（5）方案一將鉸62孔單獨作為一道工序后，工件多次安裝進行加工，無法保證鉸孔加工精度，且不符合鉆、擴、鉸孔加工工藝特點。根據(jù)以上分析，確定方案二為前剎車調整臂外殼零件加工的工藝路線，見機械加工工藝過程卡片（附件4）。4.3加工設備和工藝裝備的選擇4.3.1機床的選擇考慮到零件的加工任務為中批量生產，零件主要加工表面均為規(guī)則圖形，除的孔（IT8），其它表面加工精度要求不高（IT11IT14），每道工序工步又較少，對機床的自動化程度要求低，所以均采用通用機床。1.工序一、二、六、七為側面D1、D2、D3、D4的粗、精加工，由于加工平面較大，為提高生產率，同時考慮加工時能定位可靠，選擇定位面與工作臺平行放置，選用圓柱銑刀加工，根據(jù)參考文獻9表4.2-35，采用X51型立式銑床。2.工序五為端面D5、D6的加工，由于加工為的圓端面，加工表面不大，定位面與工作臺仍平行放置，選用立銑刀加工，根據(jù)參考文獻9表4.2-35，采用X51型立式銑床。3.工序三為的孔的加工，根據(jù)機床加工的經濟精度和加工孔徑，查參考文獻9表4.2-14，采用Z575型立式鉆床。4.工序九為矩形通槽的粗加工，加工余量較大，定位面與工作臺仍平行放置，根據(jù)槽的結構特點，選用立銑刀加工，故仍采用X51型立式銑床。5.工序十為矩形通槽的精加工，考慮到通槽加工結構，若用銑削，選用的立銑刀直徑小，加工時刀具剛性不足，故采用插削加工，根據(jù)參考文獻9表4.2-44，采用B5020型插床。6.工序十一為分布5小孔的加工，為使工件一次安裝后，無需調整夾具，將小孔全部加工出，提高生產率，根據(jù)參考文獻9表4.2-11，選用Z3025型搖臂鉆床。7.其余工序孔、沉頭孔以及螺紋底孔的加工，由于孔徑均小于，查參考文獻9表4.2-14，采用Z525型立式鉆床。8.對于螺紋的加工，由于零件上要求加工螺紋孔數(shù)少，加工深度小，仍采用Z525型立式鉆床攻螺紋。4.3.2夾具的選擇本次設計加工的零件為中批量生產，各表面的加工主要在通用銑床或鉆床上完成，結合各加工工序的定位夾緊特點，設計專用夾具裝夾方便，可靠，快捷，所以所有工序均采用高效專用夾具。4.3.3刀具的選擇根據(jù)加工工件材料為KT350，加工任務中批量、加工精度等級IT11IT14，（除的孔，需要采用鉸孔保證加工精度）等要求選用刀具：1.側面D1、D2、D3、D4的粗、精加工在立式銑床上進行，由于銑削面較大，選用標準硬質合金鑲齒套式面銑刀（80mm）。2.端面D5、D6以及矩形通槽的粗加工在立式銑床上加工，標準硬質合金高速鋼莫氏錐柄立銑刀。3.矩形通槽的精加工，選用高速鋼插刀，刀桿截面2030mm。4.對于工件上所有鉆孔加工選用標準的高速鋼錐柄（直柄）麻花鉆，擴孔加工選用標準的高速鋼錐柄擴孔鉆。5.對于沉頭孔的加工選用高速鋼莫氏錐柄平底锪鉆。6.對于螺紋的加工，采用標準的機用(手用)絲錐。具體各加工表面刀具的尺寸，刀具的幾何參數(shù)選擇見3.6節(jié)切削用量部分。4.3.4量具的選擇本零件屬成批生產，零件精度等級要求不高，形狀規(guī)則，尺寸輪廓不大，加工中方便測量，一般采用通用量具。1.按計量器具的不確定度選擇各加工平面的量具工序二（1）粗銑D4面，保證尺寸，該尺寸公差，查參考文獻9表5.1-1計量器具的不確定度允許值。在根據(jù)參考文獻9表5.1-2，分度值0.02的游標卡尺，其不確定度數(shù)值，,可以選用。根據(jù)參考文獻9表5.2-6選擇測量范圍為。（2）粗銑D3面，保證尺寸，該尺寸公差,同樣查參考文獻9表5.1-1計量器具的不確定度允許值。在根據(jù)參考文獻9表5.1-2，分度值0.02的游標卡尺，其不確定度數(shù)值，,不可以選用。理論上應選用分度值為0.01的外徑百分尺（），但考慮此工序為面的粗加工， 同一工序盡可能選擇一種量具，所以選用與加工D4面相同量具。工序五銑D5、D6面，其未注尺寸公差取IT13, 查參考文獻12表1.4, ED Equation.DSMT ，與加工D4面的公差接近，所以可以選工D4面相同量具。工序七a.半精銑銑D面，保證尺寸 EMBED Equation.T4 b.半精銑銑D3面，保證尺寸五銑D5、D6面，其未注尺寸公差取IT13參文獻12表1.4, EMBED Equan.DSMT4 ，與加工D4面的公差接近，所可以選用與加工D4面相同量具。工序七a.半D面，保證尺寸 EMBED Equation.T4 b.半精銑銑D3面，保證尺寸 EMBED Equation.DSMT4 公差取T=0.17,按上述方法選擇量具， ED Equation.DSMT4 , 分度值001的外徑百分尺，其不確定度數(shù)值SMT4 ，計量器具測量方法極限誤差： （式4.1）查參考文獻9表5.1-6可選用分度值0.01的內徑百分尺，查參考文獻9表5.2-11，選用量程。 （2）精擴孔至尺寸(IT11)計量器具測量方法極限誤差，由于是中間工序，為測量方便，同一工序盡可能選擇一種量具，所以選用與粗擴孔時相同的量具。 （3）鉸通孔計量器具測量方法極限誤差，由于此道工序為孔的最終加工，通用量具達不到測量要求，應設計此孔的專用極限量規(guī)進行測量。查參考文獻9表5.2-1，選用三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)。其它孔的測量器具仍按上述方法確定，見下表4.2。表4.2 主要加工孔測量量具的選擇工序號加工尺寸尺寸公差量具選用依據(jù)四0.12分度值0.005測量范圍的三爪內徑千分尺參考文獻13表55-29八0.120.12十一0.16針式塞規(guī)參考文獻9表5.2-13.按計量器具的不確定度選擇加工槽的量具粗加工寬通槽時，寬度深度方向均取公差等級為IT13,查參考文獻12表1.4,，查參考文獻9表5.1-1計量器具的不確定度允許值。在根據(jù)參考文獻9表5.1-2，分度值0.02的游標卡尺，其不確定度數(shù)值，,可以選用。精加工寬通槽時，深度方向公差未注，仍用游標卡尺測量，寬度方向，根據(jù)參考文獻9表5.1-4，查參考文獻13表55-29，選用分度值0.01測量范圍的內徑百分表。4.選擇加工螺紋底孔及螺紋計量器具螺紋底孔采用合適的鉆頭一次鉆出，螺紋精度也沒有特殊要求，直接攻螺紋即可滿足要求，均無需使用量具專門測量。必要時可使用游標卡尺。4.3.5工位器具的選擇為保證質量，防止工件加工完成后碰傷、污損，應專門制作前剎車調整臂外殼零件專用周轉車，要求每道加工工序完成后將工件放入周轉車中，避免磕碰。4.4確定工序尺寸4.4.1確定孔加工工序尺寸除螺紋底孔加工外，其余各孔加工時的工藝基準與設計基準重合。根據(jù)第二章已確定出本零件各孔的總加工余量，現(xiàn)將總加工余量分為各工序加工余量，計算工序尺寸，中間工序尺寸的公差按參考文獻8表15-33加工方法的經濟精度確定。各孔工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見表4.3。表4.3 孔加工工序尺寸及公差加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度（）工序余量最小最大孔（T1）鑄件鉸精擴粗擴40.51.52CT9IT8IT11IT121.63.26.30.310.21.00.5461.694.3表4.3（續(xù)）孔（T2）擴鉆1IT11IT126.312.50.881.18孔（T3）擴擴鉆1.8 IT11IT126.36.312.51.621.822.922.12孔（T4）擴鉆1IT11IT126.312.51.822.12孔（T5）鉆IT1212.5M10的螺紋底孔鉆IT1312.54.4.2確定各平面及槽的工序尺寸平面及槽中間工序尺寸的公差按參考文獻8表15-34加工方法的經濟精度確定。其工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見表4.4。表4.4 平面加工工序尺寸及公差加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度（）工序余量最小最大寬的通槽（寬度方向）插削粗銑4IT11IT136.312.54.284.14D1、D3面()半精銑粗銑1.22IT11IT136.312.51.331.84表4.4（續(xù)）D2、D4面()半精銑粗銑1.22IT11IT136.312.51.612.17D5面（）粗銑2.5IT1312.5D6面（）粗銑2.5IT1312.5對M10的螺紋底孔的加工，由于設計基準與工藝基準不重合，應進行尺寸鏈換算。分析計算結果如下： 圖4.2 尺寸鏈圖 圖4.1 尺寸鏈零件分析圖由于測量尺寸較困難，直接測量螺紋底孔至兩孔中心線的距離較為方便，于是37成為被間接保證的尺寸，如圖3.2。為增環(huán)，為減環(huán)，現(xiàn)通過尺寸鏈換算計算。因尺寸未注公差公差，按加工的經濟精度取為IT13,且按入體原則標注公差，則。采用豎式法計算： (式4.2)故測量工序尺寸為。由于所加工的零件精度要求不高，各加工表面工序余量形成的尺寸鏈單一，簡單，無需單獨進行工序余量校核。4.5 確定切削用量及時間定額工序一（粗銑D2、D1側面）本工序設備選用X51型立式銑床，專用夾具裝夾，查參考文獻9表3.1-37，刀具采用標準硬質合金鑲齒套式面銑刀（80mm）。工步一 粗銑D2面，保證尺寸（1）確定銑削深度由于加工余量不大，可在一次走刀內銑完，即=2。（2）確定每齒進給量根據(jù)參考文獻9表4.2-38，X61W型萬能臥式銑床功率為,中等系統(tǒng)剛度。當加工材料為KT350時，查參考文獻7表3.3，現(xiàn)取。（3）選擇銑刀磨鈍標準及壽命根據(jù)參考文獻10表3.7，采用高速鋼圓柱銑刀粗加工，后刀面最大磨損限度為，現(xiàn)取0.8。根據(jù)參考文獻7表3.8，當=80時，刀具壽命180。（4）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量根據(jù)參考文獻10表3.27，當加工材料KT350，硬度, 時,各參數(shù)值:, , , , , , 。根據(jù)參考文獻10表1.28，其修正系數(shù):，, 計算如下：a.銑削速度： （式4.3）b.主軸轉速： （式4.4）根據(jù)參考文獻9表4.2-39，根據(jù)X61W型萬能臥式銑床主軸轉速，選取c.實際切削速度： （式4.5）d.工作臺每分鐘進給量： （式4.6）銑削加工時，工作臺縱向進給，根據(jù)參考文獻9表4.2-40，選擇機床工作臺縱向進給量，實際每齒進給量： （式4.7）（5）基本時間已知工件銑削長度，根據(jù)參考文獻10表3.25，當=2，=80時，圓柱銑刀的入切量和超切量為,計算基本時間（兩次銑削）： （式4.8） 工步二 粗銑D1面，保證尺寸（1）確定銑削深度由于加工余量不大，可在一次走刀內銑完，即=1.2。（2）確定每齒進給量根據(jù)參考文獻9表4.2-38，X61W型萬能臥式銑床功率為,中等系統(tǒng)剛度。當加工材料為KT350時，查參考文獻7表3.3，現(xiàn)取。 （3）選擇銑刀磨鈍標準及壽命根據(jù)參考文獻10表3.7，高速鋼圓柱銑刀粗加工，后到面最大磨損限度，現(xiàn)取0.8。查參考文獻7表3.8，當=80時，刀具壽命180min 。（4）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量根據(jù)參考文獻10表3.27，當加工材料為KT350，硬度,時,各參數(shù)值:, , , , , , 。根據(jù)參考文獻10表1.28，其修正系數(shù):，計算如下：a.銑削速度： （式4.9） b.主軸轉速： （式4.10)為縮短輔助時間，查參考文獻9表4.2-39，選取與工步一相同的主軸轉速。c.實際切削速度（與工步一相同）：d.工作臺每分鐘進給量（與工步一相同）：銑削加工時，工作臺縱向進給，根據(jù)參考文獻9表4.2-40，選擇機床工作臺縱向進給量，實際每齒進給量： （式4.11)（5）基本時間由作圖法知工件銑削長度，計算基本時間（一兩次銑削）： （式4.12)本工序基本時間： （式4.13)工序三（粗擴、精擴、鉸通孔）本工序設備選用Z575型立式鉆床，專用夾具裝夾。工步一 粗擴孔至尺寸（1）選擇刀具根據(jù)擴孔要求，查參考文獻9表3.1-10,選用60（）高速鋼套式擴孔鉆。（2）確定背吃刀量 （式4.14)（3）確定進給量根據(jù)參考文獻10表2.10，當加工材料為KT350，硬度 ，時，。查參考文獻9表4.2-16，根據(jù)Z575型立式鉆床主軸進給量，選取粗擴孔進給量。 （4）選擇擴孔鉆鉆頭磨鈍標準及壽命根據(jù)參考文獻10表2.12，當時，高速鋼擴孔鉆后刀面的最大磨損限度為0.91.4，現(xiàn)取1.4，刀具壽命為。（5）確定切削速度根據(jù)參考文獻10表2.30，當加工材料為可鍛鑄鐵，硬度時,各參數(shù)值：, , , , 。根據(jù)參考文獻10表2.31，其修正系數(shù)：，計算如下：a.切削速度： （式4.15)b.主軸轉速： （式4.16)查參考文獻9表4.2-15，根據(jù)Z575型立式鉆床主軸轉速，選取。c.實際切削速度： （式4.17)（6）基本時間已知孔深，根據(jù)參考文獻8表15-74，計算擴孔鉆切入長度： （式4.18)切出長度取，計算基本時間： （式4.19)工步二 精擴孔至尺寸（1）選擇刀具根據(jù)加工要求，查參考文獻9表3.1-10,選用61.5（）套式擴孔鉆。（2）確定背吃刀量 （式4.20)（3）確定進給量根據(jù)參考文獻10表2.10，當加工材料為KT350，硬度 ，時，。由于加工的孔，精度為H8級，粗糙度為，擴孔后需采用一次鉸孔，故應乘以進給量修正系數(shù)，則 （式4.21)查參考文獻9表4.2-16，根據(jù)Z575型立式鉆床主軸進給量，選擇精擴孔進給量。 （4）選擇擴孔鉆鉆頭磨鈍標準及壽命根據(jù)參考文獻10表2.12，當時，高速鋼擴孔鉆后刀面最大磨損限度為0.91.4，現(xiàn)取1.4，刀具壽命為 。（5）確定切削速度根據(jù)參考文獻10表2.30，當加工材料為KT350，硬度時,各參數(shù)值：, , , , 。 根據(jù)參考文獻10表2.31，其修正系數(shù)：，計算如下：a.切削速度： （式4.22)b.主軸轉速： （式4.23)查參考文獻9表4.2-15，根據(jù)Z575型立式鉆床主軸轉速，選取c.實際切削速度： （式4.24)（6）基本時間已知孔深，根據(jù)參考文獻8表15-74，計算擴孔鉆切入長度： （式4.25)切出長度取，計算基本時間： （式4.26)工步三 鉸通孔）（1）選擇刀具根據(jù)參考文獻9表3.1-10，刀具采用62（）高速鋼套式機用鉸刀。（2）確定背吃刀量 （式4.27)（3）確定進給量根據(jù)參考文獻10表2.11加工材料為KT350，硬度，時，。由于加工的孔，精度為H8級，粗糙度為，采用一次鉸孔，進給量應取小值