手柄零件的加工工藝設(shè)計(jì)

陳衛(wèi)東

摘要：工藝方案的合理設(shè)計(jì)是確保零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，也是技校機(jī)加工專業(yè)教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文以手柄零件為例指導(dǎo)技校學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)自主設(shè)計(jì)出合理的工藝方案，保證了加工質(zhì)量，培養(yǎng)和提高了技校學(xué)生分析、處理和解決生產(chǎn)工藝問題的能力，收到較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：校企合作;手柄零件;工藝方案設(shè)計(jì);工藝能力培養(yǎng)

0? 引言

手柄零件如圖1所示，是校企合作中我校學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)大批量生產(chǎn)的任務(wù)。為保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，學(xué)生們?cè)诒救说闹笇?dǎo)下對(duì)其生產(chǎn)工藝問題進(jìn)行了分析和處理，設(shè)計(jì)出合理的工藝方案。

1? 零件加工工藝設(shè)計(jì)

1.1 分析零件圖樣

①零件材料。該零件為機(jī)床手柄，需要具有較好的強(qiáng)度、耐磨性和較好的減震性能，材料為HT200。

②形狀特征。該零件主要由柄部、底部和臂部組成。其中底部設(shè)計(jì)有Φ20H7孔和Φ12插銷孔、柄部設(shè)計(jì)有Φ的孔，兩部分底面高度距離40±0.5mm。

③加工精度要求。加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度三方面。1）尺寸精度：底部孔直徑為Φ20H7mm，柄部孔直徑為Φmm，兩孔底面高度距離尺寸為40±0.5mm、中心距離尺寸為150±0.5mm;插銷孔與主動(dòng)孔間中心距為13±0.5mm;2）位置精度：Φ孔與Φ20H7孔的平行度要求為0.1mm;Φ12插銷孔與Φ20H7孔的垂直度要求為0.1mm。

④表面質(zhì)量要求。表面質(zhì)量包括表面層的微觀幾何形狀誤差和表面層的物理、力學(xué)性能兩個(gè)方面。該零件只是表面粗糙度有具體要求：1）Φ12插銷孔為Ra12.5μm;Φ孔與Φ20H7其兩端面及側(cè)面均為Ra3.2μm;2）其余表面為毛坯表面。

⑤確定加工內(nèi)容。加工內(nèi)容的確定依據(jù)零件圖紙中所規(guī)定的加工精度和表面質(zhì)量的要求而定。根據(jù)以上分析，該零件加工內(nèi)容為：1）Φ孔及其上下兩端面（表面粗糙度均為Ra3.2μm）;2）Φ20H7孔及其上下兩端面及側(cè)面（表面粗糙度均為Ra3.2μm）;3）Φ12銷孔（表面粗糙度為Ra12.5μm）。

1.2 備料方法的選取

常用的備料方法有型材開料、鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件等。由于HT200（灰鑄鐵）屬于脆性材料，不能鍛造和沖壓，但該零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以該毛坯選用鑄件。

1.3 加工方法的選擇

根據(jù)加工內(nèi)容的材料、形狀特征、加工精度和表面質(zhì)量的要求，該零件的加工方法確定如下：①Φ及Φ20H7兩孔：孔徑較小、尺寸精度不算高、表面粗糙度均為Ra3.2μm，采用先鉆后鉸削方法即可保證加工質(zhì)量;②Φ及Φ20H7兩個(gè)孔的上、下端面：表面粗糙度均為Ra3.2μm，采用精銑方法即可保證加工質(zhì)量;③Φ12孔：孔徑較小、無尺寸精度要求、表面粗糙度為Ra12.5μm，采用鉆削方法即可保證加工質(zhì)量。

1.4 加工順序的安排與工序劃分

根據(jù)先面后孔原則，在加工孔之前先對(duì)孔口平面及側(cè)面進(jìn)行加工，這樣可以提高孔加工時(shí)刀具的定位精度和裝夾穩(wěn)定性，從而提高加工質(zhì)量和刀具使用壽命;根據(jù)基面先行原則，精基準(zhǔn)優(yōu)先加工，由圖樣可知，該工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為Φ20H7孔及其下平面，Φ20H7孔為其它兩個(gè)孔位置精度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、Φ20H7孔下平面為零件高度方向尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為提高定位精度，保證加工精度，該工件的精基準(zhǔn)應(yīng)選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)——Φ20H7孔及其下平面，優(yōu)先加工好以減小定位誤差;另外，考慮到Φ和Φ12兩個(gè)孔都與Φ20H7孔有位置精度要求，為保證加工精度、提高生產(chǎn)效率，Φ和Φ12兩個(gè)孔最好是在同一道工序里以Φ20H7孔作為定位精基準(zhǔn)裝夾進(jìn)行加工。綜合以上考慮，該工件加工順序及工序劃分如下：

工序一：鉗工劃線，根據(jù)毛坯余量，找出Φ20H7、Φ兩個(gè)孔的中心線、水平方向的側(cè)母線，然后畫線。

工序二：在立式銑床上，根據(jù)Φ20H7、Φ兩個(gè)孔的中心線、先加工Φ20H7孔兩個(gè)側(cè)平面至尺寸要求。

工序三：然后在平中鉗上以Φ20H7孔兩個(gè)側(cè)平面為裝夾基準(zhǔn)，進(jìn)行人工找正Φ20H7、Φ兩個(gè)孔的水平方向的側(cè)母線定位裝夾，在Φ孔上、下平面加工時(shí)要進(jìn)行輔助支承防止柄部振動(dòng)、變形。加工Φ20H7與Φ兩個(gè)孔的上、下平面：粗、精銑Φ20H7、Φ孔上平面至加工要求→粗、精銑Φ20H7、Φ孔下平面至加工要求。

工序四：鉗工劃線，在Φ20H7孔上平面找出其孔心位置。

工序五：在立式鉆床上，以Φ20H7孔下平面進(jìn)行定位夾緊，加工Φ20H7孔：鉆底孔Φ16→擴(kuò)孔Φ19.7→鉸孔Φ20H7至要求。

工序六：在立式鉆床上，加工Φ12、Φ兩個(gè)孔。

①加工順序的安排：1）Φ加工：鉆底孔Φ7.8→鉸孔Φ至要求;2）Φ12孔：一次性鉆至要求。

②機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。1）由于該工序所加工兩個(gè)孔相互垂直，且不在同一個(gè)平面里，要鉆完一個(gè)孔后工件翻轉(zhuǎn)90°再鉆削另一個(gè)孔，因此要設(shè)計(jì)成翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具。2）定位方案設(shè)計(jì)。為減小定位誤差，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用Φ20H7孔及其下平面作為定位精基準(zhǔn)，用垂直放置的定位圓柱銷軸對(duì)其進(jìn)行定位，使與之平行的Φ孔與機(jī)床主軸平行，以便加工;另外，以Φ20外圓后母線作為粗基準(zhǔn)，用可調(diào)支承釘對(duì)其定位，對(duì)工件進(jìn)行角度定位，使Φ20H7、Φ兩個(gè)孔中心連線與夾具體后平面平行，從而使Φ12孔與夾具體后平面垂直，使機(jī)床夾具反轉(zhuǎn)90°后Φ12孔與機(jī)床主軸平行。3）由于工件臂部剛性差，如懸空鉆削Φ孔會(huì)使臂部震動(dòng)、變形，需在Φ孔下平面使用一個(gè)螺旋輔助支承，通過調(diào)整輔助支承的高度，既提高工件剛性，同時(shí)也可以減少加工誤差對(duì)定位精度的影響。4）夾緊裝置的設(shè)計(jì)。采用螺母墊圈夾緊方式，在定位圓柱軸上部設(shè)計(jì)成螺桿，利用開口墊圈及螺母對(duì)工件進(jìn)行夾緊，達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝夾快速的效果。5）鉆模板設(shè)計(jì)。由于Φ孔需鉆→鉸兩個(gè)工步才能完成加工，在加工過程中需不斷更換鉆套，采用快換鉆套;而Φ12孔只需一次鉆削即可完成，無需更換鉆套，采用固定鉆套即可。6）夾具體設(shè)計(jì)。夾具體采用兩塊45#鋼焊接而成，然后在機(jī)床上加工，保證平行度與垂直度，鉆模板采用銷釘與螺栓與夾具體聯(lián)接，機(jī)床夾具如圖2所示。

2? 教學(xué)效果

在技校學(xué)生開展社會(huì)實(shí)踐生產(chǎn)活動(dòng)中，指導(dǎo)學(xué)生們自己動(dòng)手分析、制訂加工工藝方案并設(shè)計(jì)、裝配出機(jī)床夾具，對(duì)工件進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地定位和夾緊，既提高了生產(chǎn)效率，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量，從而使技校學(xué)生覺得技工教育學(xué)有所用，提高了技校學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)課與操作技能的學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力，收到較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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