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目 录 I 目目 录录 摘 要 Abstract 2 1 引言3 2 零件的分析4 2.1 零件的作用4 2.1.1 空调压缩机的功用和要求.4 2.1.2 汽车空调压缩机的一般结构4 2.1.3 斜盘式压缩机的结构特点4 2.1.4 斜盘式压缩机的优点5 2.2 零件的工艺分析5 3 数控机床的加工性能分析10 3.1 数控机床的概述10 3.1.1 数控机床的定义10 3.1.2 数控机床的主要技术发展趋势11 3.1.3 数控机床与普通机床的区别12 3.2 VDL-600A 型立式加工中心的性能分析 .13 3.2.1 VDL-600A 型立式加工中心的特点 .13 3.2.2 VDL-600A 型立式加工中心的主要参数 .14 3.3 JCK6146 型数控车床的加工性能分析.15 3.3.1 JCK6146 型数控车床的特点.15 3.3.2 JCK6146 型数控车床的主要参数.15 4 工艺规程设计16 4.1 确定毛坯的制造形式.16 4.2 基准的选择16 4.2.1 定位基准的选择16 4.3 制定工艺路线18 4.3.1 工序顺序的安排18 目 录 II 4.3.2 加工阶段的划分.18 4.3.3 工艺方案的分析.19 4.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定19 4.4.1 加工余量19 4.4.2 工序余量的影响因素19 4.4.3 加工余量的确定19 4.4.4 工序尺寸与公差的确定20 4.4.5 工艺尺寸链20 4.4.6 时间定额和提高生产率的工艺途径21 4.5 工艺分析.22 4.6 确立切削用量及基本工时.23 5专用夹具设计.31 5.1 机床夹具概述.31 5.1.1 机床夹具及其组成.31 5.2 VDL-600A 型加工中心夹具设计 .32 5.2.1 问题的提出32 5.2.2 定位基准的选择.32 5.2.3 定位误差分析.32 5.2.4 夹紧装置的确定.33 5.2.5 切削力和夹紧力计算.35 5.2.6 定位元件的选择38 5.2.7 夹具体的设计及其它元件的选择40 5.2.8 绘制夹具总装配图、零件图及配合与公差的选择41 结 论43 致 谢44 参考文献45 摘 要 摘摘 要要 本次毕业设计的任务是完成汽车压缩机前缸盖的加工工艺和相关夹具的设计。 根据生产要求和技术要求，编写了机械加工工艺卡片，并且设计了相关工序所用的 工装夹具。制定合理的工艺要求，可以提高压缩机的制冷效果和密封效果，也能够 提高压缩机的使用寿命。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品的质量，节约能 源降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产， 技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平加速产品 更新提高经济效益的技术保证。而大批生产的 GDC-170 型压缩机的设计采用铝合金 高压铸造，通过使用数控机床、数控加工中心进行加工，保证了零件的加工精度。 相应的夹具本着装卸简单，使用方便的原则，结合数控加工中心进行总体设计，以 达到工件的装夹及生产技术的要求。 关键字关键字：压缩机前缸盖；加工中心；工艺规程; 夹具 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract 2 Abstract The graduation design task is to be completed after the car compressor cylinder and the rear cover the processing and related fixture design. According to the production and technical requirements, the preparation of the mechanical processing card, and the design of related processes used in the fixture. Formulate a reasonable technical requirement can improve compressor refrigeration effect and sealing effect, also to improve the life of the compressor. Mechanical processing technology is to achieve product design, to ensure the quality of products, reduce consumption of energy conservation an important means Enterprise is ready for production, planning and scheduling, processing operations, security, technical testing and perfecting labor organizations, the important basis Enterprise is also on the species, on quality, on the level of accelerated product upgrade technology to ensure cost-effective. And the production of a large number of GDC - 162-type compressor designed with high-pressure cast aluminum alloy, through the use of CNC machine tools, CNC machining centers for processing, guarantee the accuracy of the processing components. In the corresponding fixture handling simple, easy-to-use, combined CNC machining centers for design, to achieve workpiece fixturing and production technology requirements. Key words：A body front the compressor; Process the center; technological process; Tongs 引言 3 1 1 引言引言 随着空调的进一步发展，越来越来多的企业和个人对空调有了更新的认识。在 空调历史中，美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统，并得到了正在现场 安装和修理有风管的单元式空调系统的空调设备分销商和经销商的强力支持。WRAC 是最简单和最便宜的系统，能够很容易的在零售商店中购得，并在持续高温来的时 候自己安装。同时，无风管的 SRAC 和 SPAC 自 70 年代起在有别于美国市场的动力下 在日本得到发展和改进。之后，设备设计和制造技术在 90 年代被转让到中国，这是 通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电劝机、精细阀和电子控制器 的本地制造商)组成的合资公司进行的。在 90 年代中国也从其它先进国家吸收了较 大型空调设备的先进高新技术，并与多数是美国的大公司组成合资企业。现今，中 国已是一个顶级国家，她的当地主要工厂和合资企业制造了大量 SRAC 和 SPAC 以满 足增长的国内市场和出口需要。 而汽车空调更加以惊人的速度给世人带来惊喜。随着汽车动力的更新和新技术 的应用,对汽车空调系统提出了新的挑战,也给许多新技术的应用创造了机会。“蒙特 利尔议定书“规定,原来在汽车空调系统使用的工质12,在发达国家的使用已经 在 1996 年停止,在发展中国家则在 2006 年停止。由于各方面的努力,12 已逐 渐被134所取代,我国从 2001 年 1 月 1 日起已禁止在新生产的车辆中使用 12 为工质的汽车空调。134具有(大气臭氧层破坏指数)为零、 (温室效应指数)为12 的六分之一、不可燃、低毒性、制冷量和系统性 能与12 相当等优点,因而作为“过渡性“的替代工质在世界范围内得到认可,但 由于它的温室效应指数仍然较高(为2的 1300 倍),已列入“京都协议“规定限制发 展的工质范畴。 空调压缩机作为空调系统的核心力量，为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、 空气过滤和湿度控制功能。本文以 GDC-170 汽车空调压缩机为例，全面分析压缩机 的前缸盖的加工工艺，以数控加工中心和数控车床为主要机床，作为此零件的加工 载体，以确保零件的精度。夹具作为加工零件的主要载体，它的安装精度和调整方 法也就更加重要。而本文以数控加工中心上的装夹夹具为例，全面分析此夹具的设 计思路和设计原理，用典型的一面两销来达到零件夹紧的目的。 2 零件的分析 4 2 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 2.1.1 空调压缩机的空调压缩机的功用和要求功用和要求 1.空调压缩机的功用 压缩机是汽车空调的心脏，是维持制冷剂在制冷系统的循环，吸收来自蒸发器 的低温、低压制冷剂蒸汽，压缩制冷蒸汽使其压力和温度升高，并将制冷剂送往冷 凝器。 2.空调压缩机的要求 汽车空调压缩机与一般用途的压缩机相比，在结构和性能上有下列特殊的要求： 1) 制冷能力强，尤其要求有良好的低速性能，以确保汽车在低速行驶和怠速是 也有足够的制冷能力。 2) 节省动力，尤其是汽车在高速行驶时动力消耗不能过大，否则不仅使经济性 降低，还会影响汽车的动力性。 3) 对于轿车和轻型汽车来说，压缩机必须在发动机舱有限的空间内安装固定， 因此要求压缩机的体积和质量都要小。 4) 汽车在高温怠速的情况下，发动机舱里的压缩机温度可达 120。C;汽车行驶 时颠簸震动也很大，要求压缩机在高温和颠簸的情况下能正常工作。 5) 要求压缩机启动、运转平稳、震动小、噪声低、工作可靠。 2.1.2 汽车空调压缩机的一般结构汽车空调压缩机的一般结构 曲轴连杆式压缩机式是一种应用较为广泛的制冷剂压缩机，现在大、中型客车 汇总仍然在使用。压缩机的活塞在气缸内不断地运动，改变拉气缸的容积，从而在 制冷系统中起到了压缩和输送制冷剂的作用。其构造简单，主要有活塞、曲轴、气 缸、进气阀和排气阀。工作过程可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程。 2.1.3 斜盘式压缩机斜盘式压缩机的结构特点的结构特点 斜盘式压缩机是一种轴向往复活塞式压缩机。目前，它是汽车空调压缩机中使 用最为广泛的一种。国内常见的轿车，如奥迪轿车、捷达轿车以及富康等轿车皆采 用斜盘式压缩机，作为汽车空调的制冷压缩机。 2 零件的分析 5 斜盘式压缩机的主要零件由缸体，前后缸盖，前后阀板，活塞。它的斜盘固定 在主轴上，钢球用滑靴和活塞的联结架固定。钢球的作用是使斜盘的旋转运动经钢 球转换为活塞的直线运动时，由滑动变为滚动。这样可减少摩擦阻力和磨损，以及 延长滑板的使用寿命。如今斜盘和滑靴都以耐磨质轻的高硅铝合金材料，活塞也用 硅铝合金。这样既减轻拉压缩机运动机件的质量，又可提高压缩机的转速。 由于斜盘式压缩机的活塞双向作用，所以在它的两边都装有前、后阀总成，各 总成上都装有吸气阀片和排气阀片。且前后缸盖上有个自相通的吸气腔和排气抢， 吸、排气腔用阀垫隔开。 2.1.4 斜盘式压缩机的优点斜盘式压缩机的优点 由于斜盘式压缩机无连杆结构，所以工作可靠，结构也紧凑，体积小，重量轻， 排气脉冲比曲轴连杆式小。且它是轴向卧式结构，所以能方便地直接安装在发动机 机体上，而不需要另配机架，这些都是斜盘式压缩机的优点。 2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 压缩机缸盖是空调压缩机上的重要零件，工艺技术要求的高低直接影响到空调 压缩机的制冷和密封，因此制定合理的工艺要求，可以提高压缩机的制冷效果和密 封效果，也能够提高压缩机的使用寿命。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品 的质量，节约能源降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操 作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量， 上水平加速产品更新提高经济效益的技术保证。 现在分别简述一下汽车空调压缩机后缸盖重要的工艺技术要求。 JCK6146 数控车床加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 粗车大端 以不加工的大端面作为粗基准，车大端面，保证外圆直径为 114mm,深度 12 . 0 08 . 0 为 170.03mm,粗糙度为6.3；将作为后续加工定位的基准，为达到工件的性能要 a R 求，要求其平面度公差为 0.02mm,与贯穿孔中心距为 20.7mm。 0.3 0 2 零件的分析 6 图 2.1 2. 精车大端 车大端内径，保证内径尺寸为，内孔底面和贯穿孔的中心距为， 0 0.10 106 0 0.30 34.8 内孔底面与大端面的中心距为，如图 2.1 所示。 0 0.1 54.5 3.精车小端 轴承外径尺寸为mm，主要影响离合器装配；线圈直径mm，主 0.01 0.03 30 0 0.04 64 要影响离合器配合；距离mm，主要影响皮带轮卡簧装配；内径mm，为 0.1 0 27 0.01 0.05 23 2 零件的分析 7 后工序挤光留余量；距离 7.50.1mm 和mm，主要影响轴封卡簧装配；外径 0.2 0 1.3 mm，深度 0.6mm，影响轴封卡簧装配；如图 5.3 所示。 0.2 0.3 24 0.2 0 4. 铣贯穿孔两端面 宽度要求为 830.08mm，主要影响工件在机车上的装配，其粗糙度为3.2， a R 与 114mm 的对称度公差为 0.15mm，如图 2.4 所示。 图 2.4 5.钻定位销孔 要求定位销孔相对大端和 114mm 的中心轴线的位置度公差为 0.2mm，销孔 径为mm，孔的加工表面粗糙度为3.2，孔深度为 90.2mm，主要影 0.1 0 3.2 a R 响零件之间的装配；如图 2.5 所示。 2 零件的分析 8 图 2.5 6. 加工线夹部位 钻mm 孔，主要影响线夹的固定，如图 2.6 所示。60.1 图 2.6 7.扩螺纹连接孔 钻孔径为mm 孔，要求孔相对大端内孔底面和工件轴向的设计基准的90.3 位置度为，且有最大实体要求，主要影响整机的装配，如图 2.7 所示.0.3 2 零件的分析 9 图 2.7 8. 钻贯穿孔 如图 2.7 所示，要求孔径为 9mm 和 11，孔间距为 1380.2mm,大孔 0.3 0 0.1 0 深度为 10mm,保证与机车连接确保精度。 0.6 0.3 图 2.8 9.孔挤光23 按工艺要求，对mm 孔挤光处理，以大端的外径和大端底面为加工基准，23 表面粗糙度为3.2，要求比较高，如图 2.9 所示。 a R 3 数控机床的加工性能分析 10 3 数控机床的加工性能分析数控机床的加工性能分析 3.1 数控机床的概述数控机床的概述 3.1.1 数控机床的定义数控机床的定义 数字控制(Numerical control)是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行 控制的一种控制方法。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化加工 的一门新型的，发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术 对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备； 其技术范围所覆盖的领域有：机械制造技术；微电子技术；信息处理、加工、传输 拉术；自动控制技术；伺服驱动技术；检测监控技术、传感器技术；软件技术等。 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技 术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。在提高牛产 率、降低成本、保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点；待别 是在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面，各类数控装备是实现 先进制造技术的关键。 数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信 息处理联盟第五技术委员会，对数控机床作如下定义：数控机床是一种装了程序控 制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床，是把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入数控装置，经过译码运算， 从而实现控制工件与刀具相对运动，加工出所需零件的一种机床。国际信息处理联 盟第五技术委员会对数控机床的定义是:数控机床是一个装有程序控制系统的机床， 该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。即数控机床 是采用了数控技术的机床或装备了数控装置的机床。数控机床较好地解决了复杂、 精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效的自动化机床。为满足制 造业不断追求优质、高效、低成本、及时、清洁卫生的目标，作为现代制造业的主 流制造装备的数控机床，在高速、高效、精密化、工序复合、功能化、柔性化和系 统化方面有了新的发展。数控机床已经成为现代制造业的主流制造装备。在全世界 现有的 1400 万台机床中，数控机床约占 100 万台，机床拥有量数控率约 7%，数控 机床己成为我国制造业中的基础制造装备。工业部门对数控机床的要求，优先考虑 3 数控机床的加工性能分析 11 的侧重点略有不同。例如，汽车工业主要要求速度更快，实现高速高效加工;而航空 航天工业希望更多地实现零部件的完全加工，即能使工件在一次装夹中完成全部或 大部分加工;中小型企业则更重视机床的柔性。 3.1.2 数控机床的主要技术发展趋势数控机床的主要技术发展趋势 1.高速化和高速高效加工 高速加工不但可以大幅度提高加工效率、缩短加工时间、降低加工成本，而且 可以使零件加工质量和加工精度达到更高水平。数控机床只有通过高速化，大幅度 缩短切削工时，才可能进一步提高其生产率。数控机床的全面高速化，主要体现在 如下几方面:高的主轴转速、高的快速移动速度和进给速度，各坐标轴高的加减速度， 高的换刀速度(换刀时间或刀架转位时间短)，控制系统更高的数据处理速度。高速 加工的切削速度比传统的高 5-6 倍，进给速度也相应提高，目前，高速加工中心大 部分采用高速电主轴。主轴最高转速可达 40000 r/min -50r/min 。目前有资料介 绍主轴速度甚至可达每分钟 20 万转，主轴功率一般为 40kw。 2.高精密和超精密加工 提高数控机床的加工精度，可通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来实现， 如提高数控系统的分辨率;使 CNC 控制单元精细化;提高位置检测精度(日本交流伺服 电动机有的己安装每转可产生 100 万个脉冲的内藏位置检测器，位置检测精度能达 到 0.01 Inn/脉冲)。目前加工中心的定位精度就已由过去的士 5 fm 提高到士 1pn。 3.工序复合化和复合加工 锉铣类加工中心是工序复合化数控机床的典型代表，它把铣、键、钻、铰、攻 螺纹等工序复合在一台机床上，粗、精加工兼容，减少了工件在其加工过程中的装 夹次数和定位调整时间，提高了加工精度和效率。工序复合化在加工中心概念的带 动下渗透到各类数控机床上，出现了车削中心、车铣中心、磨削中心、齿轮加工中 心及各种复合加工中心。车削中心具备 C 轴功能和动力刀架;车铣中心又增加了 Y 轴 和 13 轴功能，可使工件在一次装夹后完成全部加工。复合加工的工艺范围在不断扩 大，如切削和磨削、切削与电加工，以及切削和激光加工复合在一起。对置式双主 轴双转塔刀架的车削中心或车铣中心，解决了工件夹持端的加工问题，从而实现了 全部加工。 4.柔性化、系统化、智能化 3 数控机床的加工性能分析 12 由于计算机技术和信息技术的飞速发展，推动数控系统更快地更新换代。世界 上许多 CNC 生产厂家利用 PC 机丰富的软硬件资源，开发出开放式体系结构，使 CNC 有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可适应向智能化、网络化发展的需 要。开放式体系结构的新一代 CNC 系统，由于其硬、软件规范都是对外开放的，这 就使 CNC 制造商和用户进行系统集成都得到有利的支持，也为针一对用户的二次开 发带来极大方便，促进了 CNC 多档次，多品种的开发和广泛应用，通过扩展构成不 同类型数控机床的 CNC 系统。数控机床在控制性能上的发展趋势是智能化。CNC 系 统引入了自适应控制，模糊控制和神经网络的控制机理，实现学习控制、工艺参数 自动生成，三维刀具补偿、运动参数动态补偿、前馈控制等功能。在运行故障诊断 中，专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。智能化伺服系统使主轴驱动和进 给系统能自动识别负载并自动优化调整参数。智能型 CNC 使数控系统通过全闭环的 信息传递而具有自律控制能力，确保整个加工过程以最优性能指标稳态运行。各种 自律控制器使智能型数控机床适应智能控制系统的要求。 5.先进制造系统 柔性制造单元(FMC-Flexible Manufacturing Cell)是一种几乎不用人参与而能 连续地对同一类型零件中不同零件进行自动化加工的最小加工单元，它既可以做为 独立使用的加工设备，又可以作为柔性制造系统或柔性自动线的基本组成模块。柔 性制造系统(FMS-Flexible Manufacturing System)是由加工系统、物料自动储运系 统和信息控制系统三者相结合并能自动运转的制造系统。这种系统可按任意顺序加 工一组不同工序与不同加工节拍的零件，工艺过程随加工零件的不同作适当调整， 能在设备的技术范围内自动地适应加工零件和生厂规模的变化。计算机集成制造系 统(CIMS-Computer IntergratedManufacturing System)是 1974 年美国的约瑟 夫哈林顿博士首先提出的。CIMS 是一种企业经营管理的哲理，它强调企业的生产 经营是一个整体，必须用系统工程的观点来研究解决生产经营中出现的问题。集成 是核心，它不仅是设备的集成，更主要的是以信息为主导的技术集成和功能集成。 3.1.3 数控机床与普通机床的区别数控机床与普通机床的区别 数控车床与普通机床主要区别在以下几个方面： 1. 高精度 数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。 2. 高效率. 随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、 3 数控机床的加工性能分析 13 传动功率不断提高，使的新型数控车床的空转动时间大为缩短。其加工效率比卧式 车床高（25）倍。加工零件越复杂，越体现出数控车床的高效率加工特点。 3. 高柔性 数控车床具有高柔性，适应 70以上的多品种、小批量零件的自动加工。 4. 高可靠性 随着数控系统的性能提高，数控机床的无故障工作时间迅速提高。 5. 工艺能力强 数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成零件全部或 大部分工序。 6. 模块化设计 数控车床的设计多采用模块化原则设计。 现在，数控车床技术还在不断向前发展着。数控车床发展趋势如下：随着数控 系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主 轴转速、刀架快速移动以及转位换刀速度：工艺和工序将更加复合化和集中化；数 控车床相多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化全自动操作，数控车 床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展。同时，数控车床也向简 易型发展。 3.2 VDL-600A 型立式加工中心的性能分析型立式加工中心的性能分析 3.2.1 VDL-600A 型立式加工中心的特点型立式加工中心的特点 1.提高加工质量 工件一次装夹，即可实现多工序集中加工，大大减少多次装夹所带来的误差。 另外，由于是数控加工，较少依赖操作者的技术水平，可得到相当高的稳定精度。 2.缩短加工准备时间 加工中心既然可以顶替多台通用机床，那么加工一个零件所需准备时间，是每 台加工单元所损耗的准备时间之和。从这个意义上说，加工中心的准备时间显然短 得多。另外，由于是数控加工，不必准备专用钻模等工艺装备，可以大大节省准备 时间。 3.减少在制品 以往的加工方法是工件流动于多台通用机床之间，这就要有相当数量的在制品， 而在加工中心上加工，可发挥其“多工序集中”的优势，在一台机床上完成多个工 序，大大减少在制品数量。 3 数控机床的加工性能分析 14 4.减少刀具费 把分散设置各个通用机床上的刀具，集中在加工中心刀库上，有可能用最少量 的刀具，实现公共有效利用。这样既提高刀具利用率，又减少了刀具数量。 5.最少的直接劳务费 由 NC 装置实现多工序加工的信息集约化和一人多台管理，以及用工作台自动托 盘交换装置（Automatic Pallet Changer 简称 APC）等辅助装置，实现夜间无人运 转。这些都可缩减直接劳务费。 6.最少的间接劳务费 由于工序集中，搬运和质量检查工作量大为减少，这就使间接劳务费最少。 7.设备利用率高 加工中心设备利用率为通用机床的几倍。另外，由于工序集中，容易适应多品 种、中小批量生产。 3.2.2 VDL-600A 型立式加工中心的主要参数型立式加工中心的主要参数 见下表 1 所示： 表 1 立式加工中心主要技术参数 工作台规格（长宽）mm800 x420 工作台最大载重kg500 X 坐标行程mm600 Y 坐标行程mm420 Z 坐标行程mm520 主轴中心线到立柱导轨面距离mm511 主轴端面至工作台上平面距离mm150670 X、Y、Z 切削速度mm010000 X、Y、Z 快速进给速度mm24/24/20 主轴转速范围r/min608000 (10000) 主轴锥孔No.40 (7:24 ) 主轴功率kW (FANUC 0i-MC:8/8000：71/47.4 Nm) X/Y/Z 伺服电机功率kW3/3/3 (FANUC 0i-MC) 表 1 (续) 立式加工中心主要技术参数 刀库容量(24 把刀臂式可选)(斗笠式) 刀柄BT40 刀具最大重量kg7 刀具最大直径mm 100/130（刀臂式 77/110） 换刀时间（刀对刀）mm6-8 （刀臂式 2.5s） 工作台 T 型槽（槽数槽宽槽距）mm318125 定位精度 X、Z：mm0.020Y：0.016（国标）0.005（JIS） 重复定位精度 X、Z：mm0.008Y：0.006（国标）0.003（JIS） 数控系统FANUC 0i MC 气源压力MPa0.4-0.6 3 数控机床的加工性能分析 15 机床轮廓尺（LWH）mm231020402337 机床重量kg4800 3.3 JCK6146 型数控车床的加工性能分析型数控车床的加工性能分析 3.3.1 JCK6146 型数控车床的特点型数控车床的特点 CK/CJK6146 选用帝特马公司 DTM-5T 控制系统 该系列数控车床其机械部分是采用引进的日本 YAMAZAK 公司的技术，选用优质 材料加工而成。其数控系统选用北京帝特马公司的 DTM5T 系统。所选用的数控系 统功能齐全，可靠性高。 该数控机床在结构上突出了精度、精度保持性、可靠性、可扩展性、安全性、 易操作和可维修性等；主轴传动采用日本 NSK 轴承。适用于对回转体、轴噘和盘类 零件进行直线、圆弧、曲面、螺纹、沟槽、和维面等高效、精密、自动车削加工。 3.3.2 JCK6146 型数控车床的主要参数型数控车床的主要参数 见下表 2 所示 表 2 JCK6146 型数控车床的主要参数 床身上最大回转直径mm460 滑板上最大回转直径mm200 顶尖距mm1000 主轴头规格/主轴通孔直径mmA2-8/直径 80（MK 主轴） 主轴锥孔 ASA350（MK 主轴） 主轴转速范围 齿轮传动rpm25-1800 主电机类型三相异步变频电机 主电机功率kw7.5 4 工艺规程设计 16 4 工艺规程设计工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件为 ADC12 铝合金材料。它的强度不高，不能热处理强化，在退火状态下 有高的塑性，而蚀性好，焊接性好，切削加工性不良。用于制造要求高可塑性和良 好焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如缸体、油箱、油管、液体容 器等。 4.2 基准的选择基准的选择 定位基准对于机械加工来说就相当于基础，要选择好基准才能够加工出高精度 的产品。在这次毕业设计当中我通过采用大端面和压板实现了设计基准和工艺基准 重合的目的，在一定程度上提高了产品的生产效率和产品质量。 4.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 1.基准的概念及分类 零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为基准。根 据其功用的不同，可分为设计基准、工艺基准两大类。 设计基准 在零件图上用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。 工艺基准 零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用的基准统称工艺基准。 工艺基准又可分为： 1) 装配基准 在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。 2) 测量基准 用以测量工件已加工表面所依据的基准。例如以内孔定位用百 （千）分表测量外圆表面的径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动的测量基 准。 3) 工序基准 在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。所标注的 加工面的位置尺寸称工序尺寸。工序基准也可以看作工序图中的设计基准。 4) 定位基准 用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。如轴 类零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。 作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴的轴线、 某两面之间的对称中心面等），在定位时是通过有关具体表面起定位作用的，这些 表面称定位基面。例如在车床上用顶尖拨盘安装一根长轴，实际的定位表面（基面） 是顶尖的锥面，但它体现的定位基准是这根长轴的轴线。因此，选择定位基准，实 际上既选择恰当的定位基面。 4 工艺规程设计 17 2. 定位基准的选择原则 根据定位基面表面状态，定位基准又可分为粗基准和精基准。凡是以未经过 机械加工的毛坯表面作定位基准的，称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次 装夹中使用。如果定位基准是经过机械加工的，称为精基准。精基准和粗基准的选 择原则是不同的。 粗基准的选择 粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸 要求，保证加工表面的加工余量均匀和足够，以及减少装夹次数等。具体原则有以 下几方面： 1) 如果零件上有一个不需加工的表面，在该表面能够被利用的情况下，应尽量 选择该表面作粗基准。 2) 如果零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置精 度要求的不加工表面作第一次装夹的粗基准。 3) 如果零件上所有表面都需机械加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作粗 基准。 4) 同一尺寸方向上，粗基准只能用一次。 5) 粗基准要选择平整、面积大的表面。 精基准的选择 选择精基准时，主要应考虑如何保证加工表面之间的位置精度、尺寸精度和装 夹方便，其主要原则是： 1) 基准重合原则 即选设计基准作本道加工工序的定位基准，也就是说应尽量 使定位基准与设计基准相重合。这样可避免因基准不重合而引起的定位误差。 2) 基准统一原则 在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可 能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则。 3) 互为基准原则 若两表面间的相互位置精度要求很高，而表面自身的尺寸和 形状精度又很高时，可以采用互为基准、反复加工的方法。 4) 自为基准原则 如果只要求从加工表面上均匀地去掉一层很薄的余量时，可 采用以加工表面本身作定位基准。 4 工艺规程设计 18 4.3 制定工艺路线制定工艺路线 4.3.1 工序顺序的安排工序顺序的安排 工序顺序的安排原则： 1. 先加工基准面，再加工其它表面 2. 一般情况下，先加工平面，后加工孔 3. 先加工主要表面，后加工次要表面 4. 先安排粗加工工序，后安排精加工工序 4.3.2 加工阶段的划分加工阶段的划分 当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯面开始到最终的精加工或精密 加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求，或浪费人力、物 力资源。 由于是大批量生产，大量采用专用机床和专用夹具，使工序尽量集中提高生产 率，除此之外还能降低成本。 压缩机前缸盖的工艺路线： 1) 粗车大端 2) 精车大端 3) 精车小端 4) 铣贯穿孔端面 5) 钻定位销孔 6）加工线夹部位 7) 钻螺栓联接孔 8) 铣贯穿孔 9) 挤光 10) 清洗烘干 11）浸渗 12）工件清理 13）终检入库 4.3.3 工艺方案的分析工艺方案的分析 压缩机前缸盖工艺方案的分析 此工艺方案的特点在于：先加工大端面，再以大端面作为定位基准，分别进行 螺纹，柱塞孔，贯穿面加工等。 4 工艺规程设计 19 根据实际情况考虑到从粗加工到精加工，根据先面后孔，螺纹底孔中心线应与 110mm 端面相垂直，垂直度公差为 0.05mm,位置度公差为 0.3mm,由此可见， 因为螺纹底孔的中心线要求与 110mm 大端面保持垂直且保证一定的位置度，因此， 加工及测量螺纹底孔时应以大端面为基准。这样做，能保证设计基准与工艺基准相 重合。 以上工艺过程详见机械加工工艺卡片。 4.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4.4.1 加工余量加工余量 毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量 4.4.2 工序余量的影响因素工序余量的影响因素 1.上工序的尺寸公差 a T 2.上道工序产生的表面粗糙度（表面轮廓最大高度）和表面缺陷层深度 Ha y R 在本道工序加工时，应将它们切除掉。 3.上工序留下的需要单独考虑的空间误差，用符号 ea 表示。 4.本工序的装夹误差综上所述, 1)对于单边余量 2)对于双边余量 4.4.3 加工余量的确定加工余量的确定 1.计算法 1) 镗孔、铰孔、拉孔 2) 磨外圆 3) 光整加工 2.查表法 3.经验法 4.4.4 工序尺寸与公差的确定工序尺寸与公差的确定 生产上绝大部分加工面都是在基准重合的情况下进行加工。所以，掌握基准重合情 况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要。 4.4.5 工艺尺寸链工艺尺寸链 1. 直线尺寸链的基本计算公式 1) 极值法计算公式 (1) 封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和 4 工艺规程设计 20 (2) 封闭环的公差等于各组成环的公差之和 (3) 封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和 (4) 封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差 2) 概率法计算公式 (1) 将极限尺寸换算成平均尺寸 (2) 将极限偏差换算成中间偏差 (3) 封闭环中间偏差的平方等于各组成环中间偏差平方之和。 2. 直线尺寸链在工艺过程中的应用 1) 工艺基准和设计基准不重合时工艺尺寸的计算 (1) 测量基准和设计基准不重合 (2) 定位基准和设计基准不重合 2) 一次加工满足多个设计尺寸要求的工艺尺寸计算 3. 表面淬火、渗碳层深度及镀层、涂层厚度工艺尺寸链 对那些要求淬火或渗碳处理，加工精度要求又比较高的表面，常常在淬火或渗 碳处理之后安排磨削加工，为了保证磨后有一定厚度的淬火层或渗碳层，需要进行 有关的工艺尺寸计算。 4. 余量校核 校核加工余量，对加工余量进行必要的调整是指定工艺规程时不可少的工艺工 作。 4.4.6 时间定额和提高生产率的工艺途径时间定额和提高生产率的工艺途径 1. 时间定额 1) 时间定额的概念 时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完 成一道工序所消耗的时间。 2) 时间定额的组成 (1) 基本时间 t基 (2) 辅助时间 t辅 (3) 布置工作地时间 t布置 (4) 休息和生理需要时间 t休息 (5) 准备与终结时间 t准备 3) 单件时间和单件工时定额计算公式 (1) 单件生产时 单件时间的计算公式:T 单件= t+ t+ t+ t 基辅布置休息 4 工艺规程设计 21 (2) 成批生产时 单件工时定额的计算公式:T = T+ t /n 定额单件准备 (3) 大量生产时 单件工时定额的计算公式: T = T 定额单件 2. 提高生产率的工艺途径 1) 缩短基本时间 提高切削用量缩短基本时间，提高切削用量的主要途径是进行新型刀具材料的 研究与开发。 2) 采用复合工步缩短基本时间 (1) 多刀单件加工 (2) 单刀多件或多刀多件加工 (3) 将工件串联装夹或并联装夹进行多件加工，可有效地缩短基本时间。 3. 减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠 1) 减少辅助时间 (1) 采用先进夹具或自动上、下料装置减少装、卸工件的时间。 (2) 提高机床操作的机械化与自动化水平，实现集中控制、自动调速与变速以 缩短开、停车床和改变切削用量的时间。 2) 使辅助时间与基本时间重叠 (1) 采用可换夹具或可换工作台，在机床外装夹工件，可使装夹工件的时间与 基本时间重叠。 (2) 采用转位夹具或转位工作台，可在加工中完成工件的装卸，使装卸时间与 基本时间基本重叠。 (3) 采用回转夹具或回转工作台进行连续加工 (4) 采用在线检测的方法来控制加工过程中的尺寸，使测量时间与基本时间重 叠。 3) 减少布置工作地时间 减少布置工作地时间，可在减少更换刀具的时间方面采取措施。 4) 减少准备与终结时间 准备与终结时间的多少，与工艺文件是否详尽清楚、工艺装备是否齐全、安装、 调整是否方便有关。 4.5 工艺分析工艺分析 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺 寸及毛坯尺寸如下： 4 工艺规程设计 22 1.粗车大端外径，由于采用模铸，毛坯外形误差较小，工序尺寸要求为 114mm, 查工艺手册表 2.2-32.2-5，加工余量为 1mm,则毛胚尺寸为 116mm。 2.精车大端内径，工序尺寸要求为 106mm,查工艺手册表 2.2-32.2-5， 加工余量 2mm，毛胚尺寸为 108mm。 3.精车小端，包括外径和内径，工序尺寸要求分别为 30mm 和 23mm，查 工艺手册表 2.2-32.2-5，加工余量 2mm，毛胚尺寸分别为 32 和 26mm。 4.铣贯穿孔两端面，工序尺寸要求为 83mm，查工艺手册表 2.2-32.2-5， 加工余量为 2mm, 毛胚尺寸为 85mm。 5.钻定位销孔，工序尺寸要求为销孔径为 3.2mm, 查工艺手册表 2.2- 32.2-5,加工余量为 0.6mm, 毛胚尺寸为 4.4mmm。 6.加工线夹部位，包括一个通孔和一个螺纹孔，工序尺寸要求分别为 6mm 和 M5-6H, 查工艺手册表 2.2-32.2-5，加工余量为 0.6，毛胚尺寸为 7.2mm 和 6.2mm。 7.扩螺栓连接孔，工序尺寸为 9mm, 查工艺手册表 2.2-32.2-5，加工 余量为 2mm, 毛胚尺寸为 11mm。 8.铣贯穿孔，工序尺寸为 11mm, 查工艺手册表 2.2-32.2-5，加工余量 为 2mm, 毛胚尺寸为 13mm。 9. 23 孔挤光，按工艺图定位后顺底孔挤光即可。 10. 清洗烘干。 11. 浸渗，按浸渗工艺执行。 12工件清理。 13. 终检入库。 4.6 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 工序一 粗车大端 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：车大端直径 机 床：JCK6146 刀 具：外圆车刀、切断刀 2.切削用量 4 工艺规程设计 23 1）切削深度为：0.8mm p a 2）进给量为： =0.5mm/r ， 根据机械工艺手册P874 表 27-2 得 z f 3）确定切削速度：根据机械工艺手册表 27-12、 27-11得： 262/3.1 1 0.8 =105.6m/min vv V Cv xy mp C Vk T af 4）确定主轴转速： =305.7m/min s n C 1000V w d 5)计算基本工时 根据工艺手册P666 表 12-3得： Tj =0.06min L i fn 123 L m LL f 工序二 精车大端 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：车大端内径 机 床：CKS6116 刀 具：外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、外圆切槽刀 2.切削用量 1）切削深度为：0.8mm p a 2）进给量为： =0.5mm/r ， 根据机械工艺手册P874 表 27-2 得 z f 3）确定切削速度：根据机械工艺手册表 27-12、 27-11得： 262/3.1 1 0.8 =105.6m/min vv V Cv xy mp C Vk T af 4）确定主轴转速： =305.7m/min s n C 1000V w d 5)计算基本工时 根据工艺手册P666 表 12-3得： Tj =0.06min L i fn 123 L m LL f 4 工艺规程设计 24 工序三 精车小端 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：轴承外径mm，线圈直径mm，内径mm， 0.01 0.03 30 0 0.04 64 0.01 0.05 23 外径mm， 0.2 0.3 24 机 床：数控车床 刀 具：外圆车刀、内孔车刀、端面车刀、外圆切槽刀、内圆切槽刀 2.选择切削用量 1）车削深度： 选择=2mm， p a 2）进给量：查切削手册表 2.7 得， f=0.18=0.09mm/r5 . 0 3）确定切削速度：根据切削手册表 2.13 及表 2.14，按 5 类加工性考虑 得：v=26.25m/min =1286r/min s n C 1000V w d5 . 6 25.261000 按机床选取 n =1200r/min(按工艺手册表 4.2-2) w 所以实际切削速度 v=24.49 m/min 1000 w dn 1000 12005 . 6 4）计算基本工时 查机械制造工艺设计简明手册P196 表 6.2-5 L=12mm L =D-d1ctykr+(1-2)=1.58 L =(1-3)=2mm 12 取 f =f* n =0.16 2280=364.8mm/r mw T=3minj fn LLL w 21 41 . 0 136 410150 式中：L=150mm L =10mm L =4mm 12 工序四 铣贯穿孔两端 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：铣两端的贯穿孔端面 机 床：立铣床 刀 具：双面盘铣刀 4 工艺规程设计 25 2.选择切削用量 1）铣削深度： 选择=2mm p a 2）进给量：查切削手册表 2.7 得， f=0.18=0.09mm/r5 . 0 3）确定切削速度：根据切削手册表 2.13 及表 2.14，按 5 类加工性考虑 得：v=26.25m/min =1286r/min s n C 1000V w d5 . 6 25.261000 按机床选取 n =1200r/min(按工艺手册表 4.2-2) w 所以实际切削速度 v=24.49 m/min 1000 w dn 1000 12005 . 6 4）计算基本工时 查机械制造工艺设计简明手册 P196 表 6.2-5 L=12mm L =D-d1ctykr+(1-2)=1.58 L =(1-3)=2mm 12 取 f =fn =0.16 2280=364.8mm/r mw T=3minj fn LLL w 21 41 . 0 136 410150 式中：L=150mm L =10mm L =4mm 12 工序五 钻定位销孔 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：销孔孔径为 3.2mm， 1 . 0 0 机 床：钻床 刀 具：3.2mm 麻花钻 2.选择切削用量 1）钻削深度： 选择=2mm， p a 2）进给量：查机械加工技术手册P1321 表 15-5.33 得， f=0.16-0.2 mm/r 取 f=0.16mm/r 3）计算切削速度 查机械加工技术手册 P1324 表 15-37 得， v= 1.25-1.5m/s 取 V=75m/min 采用直径为 d=7.5mm，则 4 工艺规程设计 26 n =3185r/min s d v 1000 5 . 7 751000 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-18 取 n =3180r/min w 故实际的切削速度为 v=75m/min 1000 w dn 1000 31805 . 7 4）计算基本工时 查机械制造工艺设计简明手册P196 表 6.2-5 L=12mm L = 1.58 L =(1-3)=2mm 12 取 f =f n =0.163180=508.8mm/r mw T=0.03minj m f LLL 21 8 . 508 58.15 工序六 加工线夹部位 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：钻 60.1mm 孔 机 床：钻床 刀 具：6mm 麻花钻 2.选择切削用量 1）钻削深度 选择=2mm p a 2）每转进给量 查机械加工技术手册P1341 表 15-54 得， f=0.5-1.2mm/r 取 f=1 mm/r 3）计算切削速度 查机械加工技术手册 P1341 表 15-55 得， v= 180-300m/min. 取 V=180m/min 采用麻花钻的直径为 d=6 mm，则 n =879r/min s d v 1000 5 . 30 1801000 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-39 取 4 工艺规程设计 27 n =880r/min w 故实际的切削速度为 v=84.277m/min 1000 w dn 1000 879 5 . 30 4）计算基本工时 查机械制造工艺设计简明手册P198 表 6.2-7 L=90mm L =0.5（D-）+（13）=10.4mm L =(1-3)=2mm 1 2 2 e aD 2 机械加工技术手册表 15-49 ae=(0.4-0.8)d0=0.5d0=0.5125=62.5 取 f =f* n =490mm/r mw T=0.21minj m f LLL 21 490 4 . 102 工序七 扩螺纹连接孔 1.加工条件 工件材料：铝合金 加工要求：内孔径直径为 22.5mm，深度为 13mm，挡圈槽槽宽为 06 . 0 0 3 . 0 1 . 0 1.3mm ，密封槽直径 26.50.05mm 1 . 0 0 机 床：多轴钻床 刀 具：9 麻花钻 2.选择切削用量 1) 切削深度 选择=0.6mm p a 2）每转进给量 查机械加工技术手册P1341 表 15-54 得， f=0.3-0.4mm/r 取 f=0.3mm/r 3）确定切削速度：根据机械工艺
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