1089-CA6140機(jī)床后托架加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

1089-CA6140機(jī)床后托架加工工藝及夾具設(shè)計(jì),ca6140,機(jī)床,托架,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）CA6140 車床后托架加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 王 中 蔚 學(xué)生學(xué)號(hào)： ZJD02043 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 02 機(jī)械制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 盧宗彪 副教授 二六年六月攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要摘 要在生產(chǎn)過(guò)程中，使生產(chǎn)對(duì)象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質(zhì)和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過(guò)程叫工藝過(guò)程，如毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過(guò)程。在制定工藝過(guò)程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長(zhǎng)度，最后計(jì)算該工序的基本時(shí)間，輔助時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。關(guān)鍵詞 工序，工藝，工步，加工余量，定位方案，夾緊力攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractI ABSTRACTEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.Keywords： The process, worker one, workers step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄0 目 錄摘 要 .IABSTRACT .II1 CA6140 機(jī)床后托架加工工藝 .31.1 CA6140 機(jī)床后托架的工藝分析 .31.2 CA6140 機(jī)床后托架的工藝要求及工藝分析 .31.2.1 CA6140 機(jī)床后托架的技術(shù)要求 .41.3 加工工藝過(guò)程 .41.4 確定各表面加工方案 .41.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時(shí)，要綜合考慮以下因素 .51.4.2 平面的加工 .51.4.3 孔的加工方案 .51.5 確定定位基準(zhǔn) .61.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .61.5.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 .71.6 工藝路線的擬訂 .71.6.1 工序的合理組合 .71.6.2 工序的集中與分散 .81.6.3 加工階段的劃分 .91.6.4 加工工藝路線方案的比較 .101.7 CA6140 機(jī)床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .131.7.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 .131.7.2 CA6140 機(jī)床后托架的偏差計(jì)算 .131.8 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） .171.8.1 工序 1：粗、精銑底面 .171.8.2 工序 2 粗、半精、精鏜 CA6140 側(cè)面三杠孔 .181.8.3 工序 3：鉆頂面四孔 .251.8.4 工序 4：鉆側(cè)面兩孔 .291.9 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 .311.9.1 粗、精銑底面 .311.9.2 鏜側(cè)面三杠孔 .321.9.3 鉆頂面四孔 .332 專用夾具設(shè)計(jì) .352.1 銑平面夾具設(shè)計(jì) .352.1.1 研究原始質(zhì)料 .352.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .352.1.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 .352.1.4 誤差分析與計(jì)算 .36攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄1 2.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .372.2 鏜孔夾具設(shè)計(jì) .372.2.1 研究原始質(zhì)料 .372.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .372.2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 .382.2.4 誤差分析與計(jì)算 .402.3 鉆頂面四孔夾具設(shè)計(jì) .402.3.1 研究原始質(zhì)料 .402.3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .412.3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 .412.3.4 誤差分析與計(jì)算 .422.3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .42結(jié) 論 .43參考文獻(xiàn) .44致 謝 .45攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝0 1 CA6140 機(jī)床后托架加工工藝1.1 CA6140 機(jī)床后托架的工藝分析CA6140 機(jī)床后托架的是 CA6140 機(jī)床的一個(gè)重要零件，因?yàn)槠淞慵叽巛^小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很復(fù)雜，但側(cè)面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，但是對(duì)精度要求不是很高。后托架上的底面和側(cè)面三杠孔的粗糙度要求都是 ，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面6.1Ra有平面度的公差要求等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。1.2 CA6140 機(jī)床后托架的工藝要求及工藝分析锪 平圖 1.1 CA6140 機(jī)床后托架零件圖一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝1 工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。1.2.1 CA6140 機(jī)床后托架的技術(shù)要求其加工有三組加工。底面、側(cè)面三孔、頂面的四個(gè)孔、以及左視圖上的兩個(gè)孔。以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是 0.03。6.1Ra另一組加工是側(cè)面的三孔，分別為 ， ， ，其表03.5202.025.4面粗糙度要求 要求的精度等級(jí)分別是 ， ， 。6.1a8IT7IIT以頂面為住加工面的四個(gè)孔，分別是以 和 為一組的階梯1空，這組孔的表面粗糙度要求是 ， ，以及以 和 的階50Rz3.6a3210梯孔，其中 是裝配鉸孔，其中 孔的表面粗糙度要求是 ，10225Rz， 是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是 。3.6Ra .6aCA6140 機(jī)床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在 ，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積m31較小。因?yàn)?CA6140 機(jī)床后托架的重量只有 3.05kg,而年產(chǎn)量是 5000 件，由7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.1-3 可知是中批量生產(chǎn)。1.3 加工工藝過(guò)程由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于 CA6140 機(jī)床后托架來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。由上面的一些技術(shù)條件分析得知：CA6140 后托架的尺寸精度，形狀機(jī)關(guān)度以及位置機(jī)精度要求都很高，就給加工帶來(lái)了困難，必須重視。1.4 確定各表面加工方案一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝1 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)是加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)CA6140 機(jī)床后托架的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較底的機(jī)床。1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時(shí)，要綜合考慮以下因素要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在 小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車半精車淬火粗磨。1.4.2 平面的加工由參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.1-12 可以確定，底面的加工方案為底平面：粗銑精銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平97IT面，精銑的粗糙度可以較小。1.4.3 孔的加工方案由參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.1-11 確定，以為孔的表面粗攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝2 糙度為 1.6，則選側(cè)孔（ ， ， ）的加工順序?yàn)椋捍昼M03.5202.025.4精鏜。而頂面的四個(gè)孔采取的加工方法分別是：因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓?，?，所以我們采用一次鉆孔的加工方50Rz法， 的孔選擇的加工方法是鉆，因?yàn)?的孔和 是一組階梯132 213孔，所以可以在已經(jīng)鉆了 的孔基礎(chǔ)上再锪孔鉆锪到 ，而另一組13220和 也是一組階梯的孔，不同的是 的孔是錐孔，起表面粗糙0度的要求是 ，所以全加工的方法是鉆擴(kuò)鉸。6.1Ra1.5 確定定位基準(zhǔn)1.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝3 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證 CA6140 機(jī)床后托架在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從 CA6140 機(jī)床后托架零件圖分析可知，選擇側(cè)面三孔作為 CA6140 機(jī)床后托架加工粗基準(zhǔn)。1.5.2 精基準(zhǔn)選擇的原則基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度?；榛鶞?zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證 CA6140 機(jī)床后托架在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從 CA6140 機(jī)床后托架零件圖分析可知，它的底平面與側(cè)面三孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌庸け砻?，所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。1.6 工藝路線的擬訂對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。CA6140 機(jī)床后托架的加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝4 精加工頂平面。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。1.6.1 工序的合理組合確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過(guò)程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：工序分散原則工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%c908蘇打及 0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg21.6.2 工序的集中與分散制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 工序集中的特點(diǎn)工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝5 提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。工序分散的特點(diǎn)工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過(guò)多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。1.6.3 加工階段的劃分零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過(guò)程劃分為幾個(gè)階段：粗加工階段粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為IT11IT12。粗糙度為 Ra80100m。半精加工階段半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為 IT9IT10。表面粗糙度為Ra101.25m。精加工階段攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝6 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般為 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra101.25m。光整加工階段對(duì)某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對(duì)尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為 IT5IT6,表面粗糙度為 Ra1.250.32m。此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過(guò)程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。1.6.4 加工工藝路線方案的比較在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個(gè)加工工藝路線方案。見下表：表 1.1 加工工藝路線方案比較表方案 方案工序號(hào)工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn)010 粗銑底平面 A側(cè)面和外圓 粗、精銑底平面 A側(cè)面和外圓020 精銑底平 粗 側(cè)面和外圓 粗鏜孔： 40、 2.35底面和側(cè)面040 鉆、擴(kuò)孔： 底面和側(cè)面 半精鏜孔： 底面和側(cè)面攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝7 40、 2.35. 、402.3、 5.050 粗鉸孔：、40.、 5.2底面和側(cè)面 精鏜孔： 、402.3、 5.底面和側(cè)面060 精鉸孔：、40.3、 5.2側(cè)面和兩孔 粗銑油槽 底面和側(cè)面070 粗銑油槽 底面和側(cè)面 鉆： 、103底面和側(cè)面080 锪鉆孔： 42底面和側(cè)面 擴(kuò)孔 底面和側(cè)面090 鉆： 、103底面和側(cè)面 精鉸錐孔： 10底面和側(cè)面110 擴(kuò)孔 底面和側(cè)面 锪鉆孔：、 13底面和側(cè)面120 精鉸錐孔： 10底面和側(cè)面 去毛刺130 锪鉆孔：、 13底面和側(cè)面 鉆： 、6M底面和孔 5.2140 鉆： 、6M底面和孔 5.2攻螺紋 6底面和孔 5.2攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝8 150 攻螺紋 6M底面和孔 5.2锪平面160 锪平面 倒角去毛刺160 倒角去毛刺 檢驗(yàn)170 檢驗(yàn)加工工藝路線方案的論證：方案在 120 工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。方案在 010 工序中先安排銑底平面，主要是因?yàn)榈灼矫媸且院蠊ば虻闹饕ㄎ幻嬷?，為提高定位精度。方案符合粗精加工分開原則。由以上分析：方案為合理、經(jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過(guò)程如下表：表 1.2 加工工藝過(guò)程表工序號(hào) 工 種 工作內(nèi)容 說(shuō) 明010 鑄造 金屬型鑄造 鑄件毛坯尺寸：長(zhǎng)： 寬： m2060高： 7孔： 、 、5.12.3020 清砂 除去澆冒口，鋒邊及型砂030 熱處理 退火 石墨化退火，來(lái)消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)） ，以便于切削加工040 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)毛坯050 銑 粗銑、精銑底平面 A工件用專用夾具裝夾；立式銑床 )52(KX060 粗鏜 粗鏜鏜孔：， ，03.5202.025.4工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（ ）68T攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝9 070 銑 粗銑油槽080 半精鏜 半精鏜鏜孔：， ，03.5202.025.4工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（ ）68T090 精鏜 精鏜鏜孔：， ，03.02.025.工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（ ）100 鉆 將孔 、 、1鉆到直徑20md0110 擴(kuò)孔鉆 將 擴(kuò)孔到要求尺寸3120 锪孔鉆 锪孔 、 到要求尺120寸130 鉸 精鉸錐孔工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 )3025(Z140 鉗 去毛刺150 鉆 鉆孔 、6M160 攻絲 攻螺紋工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 )3025(Z170 鉗 倒角去毛刺180 檢驗(yàn)190 入庫(kù) 清洗，涂防銹油1.7 CA6140 機(jī)床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6140 機(jī)床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是 HT150，硬度 HB為 150-200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。1.7.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求CA6140 車床后托架為鑄造件，對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：、鑄件的壁厚應(yīng)和合適，均勻，不得有突然變化。、鑄造圓角要適當(dāng)，不得有尖角。、鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。、加強(qiáng)肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時(shí)鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝10 、鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。毛坯形狀、尺寸確定的要求設(shè)計(jì)毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：、各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。、工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。、便于裝夾、加工和檢查。、結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問(wèn)題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。1.7.2 CA6140 機(jī)床后托架的偏差計(jì)算底平面的偏差及加工余量計(jì)算底平面加工余糧的計(jì)算，計(jì)算底平面與孔（ ， ， ）03.5202.025.4的中心線的尺寸為 。根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工07.35步余量如下：粗銑：由參考文獻(xiàn)5機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 1 卷表 3.2-23。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取 。表 3.2-27 粗銑平面時(shí)厚度偏差取 。m4.3720.3 m28.0精銑：由參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-59，其余量值規(guī)定為。5.1鑄造毛坯的基本尺寸為 ，又根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工390.135工藝手冊(cè)表 2.3-11,鑄件尺寸公差等級(jí)選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差為 。m1.毛坯的名義尺寸為： 390.135毛坯最小尺寸為： m48.9毛坯最大尺寸為： .攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝11 粗銑后最大尺寸為： m360.15粗銑后最小尺寸為： 72.8精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側(cè)面三孔（ ， ，03.5202.）的中心線的尺寸為 。025.407.35正視圖上的三孔的偏差及加工余量計(jì)算參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-59 和參考文獻(xiàn)15互換性與技術(shù)測(cè)量表 1-8，可以查得：孔 ：03.52粗鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12ITumRa15m21.0半精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0.2m084.精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7I ua6.1021.孔 02.3粗鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12ITmR5m.半精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0ua.2m084.精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7I 6.1021.孔 025.粗鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是12ITumRa5m5.半精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是0.210精鏜的精度等級(jí)： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是7I 612.根據(jù)工序要求，側(cè)面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)工序完成，各工序余量如下：粗鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為03.52；m孔，參照7 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為02.攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝12 ； 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-48,其余量值m2025.4為 。半精鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為03.；2.1孔，參照7 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為02.； 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-48,其余量m.025.4值為 。1精鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為03.25；8.0孔，參照7 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.3-48,其余量值為02.；m.孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-48,其余量值為025.4。8.0鑄件毛坯的基本尺寸分別為：孔毛坯基本尺寸為 ： ；03.52m5.218.025.孔毛坯基本尺寸為 ： ；1.8 630孔毛坯基本尺寸為 ： 。035. 3.14根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差分別為： 。、 m9.0.9.0孔毛坯名義尺寸為 ： ；03.52521825.毛坯最大尺寸為 ： ；.4.1毛坯最小尺寸為 ： ；0粗鏜工序尺寸為 ：21.05半精鏜工序尺寸為 ： 84.07攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝13 精鏜后尺寸是 ，已達(dá)到零件圖尺寸要求021.5 025.孔毛坯名義尺寸為 ： ；02.3 m.268.0.3毛坯最大尺寸為 ： ；5.4.26毛坯最小尺寸為 ： ；7粗鏜工序尺寸為 ： ；21.08半精鏜工序尺寸為 ： 4.09精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 ：02.3孔毛坯名義尺寸為 ： ；025.4m68.214毛坯最大尺寸為 ： ；5.036毛坯最小尺寸為 ： ；粗鏜工序尺寸為 ：25.08半精鏜工序尺寸為 ： 1.039精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即 025.4頂面兩組孔 和 ，以及另外一組 的錐孔和1221132毛坯為實(shí)心，不沖孔。兩孔精度要求為 ，表面粗糙度要求為 。參1IT50Rz照參考文獻(xiàn)7 機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3-47，表 2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為：第一組： 和13220加工該組孔的工藝是：鉆擴(kuò)锪鉆孔： 擴(kuò)孔： （Z 為單邊余量）13m32锪孔： （Z 為單邊余量）207第二組： 的錐孔和1攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝14 加工該組孔的工藝是：鉆锪鉸鉆孔： 10锪孔： （Z 為單邊余量）3m42鉸孔： 1.8 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）1.8.1 工序 1：粗、精銑底面機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床 KX52刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD636Z粗銑銑削深度 ：pam3每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.4-73，取f銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 2.4-Zaf/18.0V81，取 sV2機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n， 式min/97.3614.30210rdn in/370r（1.1）實(shí)際銑削速度 ： 式V snd/2.1601374.0（1.2）進(jìn)給量 ： 式f smZnaff /./378.（1.3）工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： mf in/6.39/6.sVf ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.4-81,a a0被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知l ml7攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） CA6140 機(jī)床后托架加工工藝15 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附 件附件 1：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書機(jī)制 專業(yè) 2002 年級(jí)2005 年 3 月 28 日批準(zhǔn)專業(yè)負(fù)責(zé)人: 喬 水 明 發(fā)給學(xué)生: 王中蔚 賀 兵 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目: CA6140 機(jī)床后托架加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 2.學(xué)生完成全部任務(wù)期限: 2006 年 6 月 9 日3.任務(wù)要求：（1）、設(shè)計(jì)內(nèi)容：制訂年產(chǎn) 5000 臺(tái) CA6140 機(jī)床后托架的加工工藝；（2）、設(shè)計(jì)主視圖中的三孔的加工夾具；（3）、設(shè)計(jì)銑底面的夾具；（4）、設(shè)計(jì)俯視圖中 4 孔的加工夾具；（5）、提交夾具裝配圖、零件圖、加工工藝卡片、設(shè)計(jì)說(shuō)明書及精度分析等相關(guān)設(shè)計(jì)分析結(jié)果。 注意：多人做一題時(shí)，設(shè)計(jì)方案、內(nèi)容不能相同 4.實(shí)驗(yàn)(調(diào)驗(yàn)) 部分內(nèi)容要求:（1）、查閱相關(guān)資料，分析所給題目的零件結(jié)構(gòu)工藝性，編排攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附 件出該零件的合理的加工工藝過(guò)程，選擇各加工工序的合理的切削用量，計(jì)算各工序的定額，填寫零件的加工工藝卡片；（2）、完成給定加工面的夾具設(shè)計(jì)（須有方案分析比較、優(yōu)選），每套夾具須完成裝配圖 1 張，夾具主要零、部件 2-3 張； （3）、編寫夾具的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，字?jǐn)?shù)在 15000 字以上。 5.文獻(xiàn)查閱及翻譯要求:（1）、機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)； （2）、機(jī)床家具設(shè)計(jì)手冊(cè)； （3）、機(jī)床夾具圖冊(cè)； （4）、翻譯有關(guān)機(jī)械制造方面 10000 個(gè)字符以上的外文資料，字?jǐn)?shù)不得少于三千。 6.發(fā)出日期: 2006 年 2 月 18 日指導(dǎo)教師: 盧 宗 彪 (簽名)完成任務(wù)日期 : 2006 年 6 月 9 日學(xué)生:王 中 蔚 (簽名)攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文譯文院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 王 中 蔚 學(xué) 號(hào)： ZJD02043 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽名： 年 月 日外語(yǔ)文獻(xiàn)翻譯摘自: 制造工程與技術(shù)（機(jī)加工） （英文版）Manufacturing Engineering and Technology Machining機(jī)械工業(yè)出版社 2004 年 3 月第 1 版 頁(yè)5640P美 s. 卡爾帕基安(Serope kalpakjian)s.r 施密德(Steven R.Schmid) 著原文：20.9 MACHINABILITYThe machinability of a material usually defined in terms of four factors:1、 Surface finish and integrity of the machined part;2、 Tool life obtained;3、 Force and power requirements;4、 Chip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.20.9.1 Machinability Of SteelsBecause steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels.When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “l(fā)ow carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.)However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels.Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds.Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials.The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels.Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation.Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability.In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties.Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability.20.9.2 Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus.Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment.Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials.Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds.Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass.Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric).Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary.Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels.Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high.Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine.Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures.Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire.20.9.3 Machinability of Various MaterialsGraphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools.Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp.External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from to ( to ), and then cooled C8016F7531slowly and uniformly to room temperature.Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics.Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers.The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2).Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material.20.9.4 Thermally Assisted MachiningMetals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heata torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arcis forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter.It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARYMachinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables.譯文：20.9 可機(jī)加工性一種材料的可機(jī)加工性通常以四種因素的方式定義：1、分的表面光潔性和表面完整性。2、刀具的壽命。3、切削力和功率的需求。4、切屑控制。以這種方式，好的可機(jī)加工性指的是好的表面光潔性和完整性，長(zhǎng)的刀具壽命，低的切削力和功率需求。關(guān)于切屑控制，細(xì)長(zhǎng)的卷曲切屑，如果沒有被切割成小片，以在切屑區(qū)變的混亂，纏在一起的方式能夠嚴(yán)重的介入剪切工序。因?yàn)榧羟泄ば虻膹?fù)雜屬性，所以很難建立定量地釋義材料的可機(jī)加工性的關(guān)系。在制造廠里，刀具壽命和表面粗糙度通常被認(rèn)為是可機(jī)加工性中最重要的因素。盡管已不再大量的被使用，近乎準(zhǔn)確的機(jī)加工率在以下的例子中能夠被看到。20.9.1 鋼的可機(jī)加工性因?yàn)殇撌亲钪匾墓こ滩牧现唬ㄕ绲?5 章所示） ，所以他們的可機(jī)加工性已經(jīng)被廣泛地研究過(guò)。通過(guò)宗教鉛和硫磺，鋼的可機(jī)加工性已經(jīng)大大地提高了。從而得到了所謂的易切削鋼。二次硫化鋼和二次磷化鋼 硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子） ，這些夾雜物在第一剪切區(qū)引起應(yīng)力。其結(jié)果是使切屑容易斷開而變小，從而改善了可加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響可加工性?；瘜W(xué)元素如碲和硒，其化學(xué)性質(zhì)與硫類似，在二次硫化鋼中起夾雜物改性作用。鋼中的磷有兩個(gè)主要的影響。它加強(qiáng)鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，形成更好的切屑形成和表面光潔性。需要注意的是軟鋼不適合用于有積屑瘤形成和很差的表面光潔性的機(jī)器。第二個(gè)影響是增加的硬度引起短切屑而不是不斷的細(xì)長(zhǎng)的切屑的形成，因此提高可加工性。含鉛的鋼 鋼中高含量的鉛在硫化錳夾雜物尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細(xì)小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。因?yàn)樗牡涂辜魪?qiáng)度。因此，鉛充當(dāng)固體潤(rùn)滑劑并且在切削時(shí)，被涂在刀具和切屑的接口處。這一特性已經(jīng)被在機(jī)加工鉛鋼時(shí)，在切屑的刀具面表面有高濃度的鉛的存在所證實(shí)。當(dāng)溫度足夠高時(shí)例如，在高的切削速度和進(jìn)刀速度下鉛在刀具前直接熔化，并且充當(dāng)液體潤(rùn)滑劑。除了這個(gè)作用，鉛降低第一剪切區(qū)中的剪應(yīng)力，減小切削力和功率消耗。鉛能用于各種鋼號(hào)，例如 10XX，11XX，12XX，41XX 等等。鉛鋼被第二和第三數(shù)碼中的字母 L 所識(shí)別（例如，10L45） 。 （需要注意的是在不銹鋼中，字母 L 的相同用法指的是低碳，提高它們的耐蝕性的條件） 。然而，因?yàn)殂U是有名的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴(yán)重的環(huán)境隱患（在鋼產(chǎn)品中每年大約有 4500 噸的鉛消耗） 。結(jié)果，對(duì)于估算鋼中含鉛量的使用存在一個(gè)持續(xù)的趨勢(shì)。鉍和錫現(xiàn)正作為鋼中的鉛最可能的替代物而被人們所研究。脫氧鈣鋼 一個(gè)重要的發(fā)展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中矽酸鈣鹽中的氧化物片的形成。這些片狀，依次減小第二剪切區(qū)中的力量，降低刀具和切屑接口處的摩擦和磨損。溫度也相應(yīng)地降低。結(jié)果，這些鋼產(chǎn)生更小的月牙洼磨損，特別是在高切削速度時(shí)更是如此。不銹鋼 奧氏體鋼通常很難機(jī)加工。振動(dòng)能成為一個(gè)問(wèn)題，需要有高硬度的機(jī)床。然而，鐵素體不銹鋼有很好的可機(jī)加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬度和耐月牙洼磨損性。經(jīng)沉淀硬化的不銹鋼強(qiáng)度高、磨蝕性強(qiáng)，因此要求刀具材料硬而耐磨。鋼中其它元素在可機(jī)加工性方面的影響 鋼中鋁和矽的存在總是有害的，因?yàn)檫@些元素結(jié)合氧會(huì)生成氧化鋁和矽酸鹽，而氧化鋁和矽酸鹽硬且具有磨蝕性。這些化合物增加刀具磨損，降低可機(jī)加工性。因此生產(chǎn)和使用凈化鋼非常必要。根據(jù)它們的構(gòu)成，碳和錳鋼在鋼的可機(jī)加工性方面有不同的影響。低碳素鋼（少于 0.15%的碳）通過(guò)形成一個(gè)積屑瘤能生成很差的表面光潔性。盡管鑄鋼的可機(jī)加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼具有更大的磨蝕性。刀具和模具鋼很難用于機(jī)加工，他們通常再煅燒后再機(jī)加工。大多數(shù)鋼的可機(jī)加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬并且減少積屑瘤的形成。其它合金元素，例如鎳、鉻、鉗和釩，能提高鋼的特性，減小可機(jī)加工性。硼的影響可以忽視。氣態(tài)元素比如氫和氮在鋼的特性方面能有特別的有害影響。氧已經(jīng)被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強(qiáng)的影響。越高的含氧量，就產(chǎn)生越低的縱橫比和越高的可機(jī)加工性。選擇各種元素以改善可加工性，我們應(yīng)該考慮到這些元素對(duì)已加工零件在使用中的性能和強(qiáng)度的不利影響。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，鋁會(huì)使鋼變脆（液體金屬脆化，熱脆化，見 1.4.3 節(jié)） ，盡管其在室溫下對(duì)力學(xué)性能沒有影響。因?yàn)榱蚧F的構(gòu)成，硫能嚴(yán)重的減少鋼的熱加工性，除非有足夠的錳來(lái)防止這種結(jié)構(gòu)的形成。在室溫下，二次磷化鋼的機(jī)械性能依賴于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性） 。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨(dú)生成來(lái)提高機(jī)加工性。20.9.2 其它不同金屬的機(jī)加工性盡管越軟的品種易于生成積屑瘤，但鋁通常很容易被機(jī)加工，導(dǎo)致了很差的表面光潔性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推薦了。有高含量的矽的鍛鋁合金鑄鋁合金也許具有磨蝕性，它們要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也許在機(jī)加工鋁時(shí)會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗信蛎浀母邔?dǎo)熱系數(shù)和相對(duì)低的彈性模數(shù)。鈹和鑄鐵相同。因?yàn)樗吣ノg性和毒性，盡管它要求在可控人工環(huán)境下進(jìn)行機(jī)加工?；诣T鐵普遍地可加工，但也有磨蝕性。鑄造無(wú)中的游離碳化物降低它們的可機(jī)加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有強(qiáng)韌性的工具。具有堅(jiān)硬的刀具材料的球墨鑄鐵和韌性鐵是可加工的。鈷基合金有磨蝕性且高度加工硬化的。它們要求尖的且具有耐蝕性的刀具材料并且有低的走刀和速度。盡管鑄銅合金很容易機(jī)加工，但因?yàn)殄戙~的積屑瘤形成因而鍛銅很難機(jī)加工。黃銅很容易機(jī)加工，特別是有添加的鉛更容易。青銅比黃銅更難機(jī)加工。鎂很容易機(jī)加工，鎂既有很好的表面光潔性和長(zhǎng)久的刀具壽命。然而，因?yàn)楦叩难趸俣群突鸱N的危險(xiǎn)（這種元素易燃） ，因此我們應(yīng)該特別小心使用它。鉗易拉長(zhǎng)且加工硬化，因此它生成很差的表面光潔性。尖的刀具是很必要的。鎳基合金加工硬化，具有磨蝕性，且在高溫下非常堅(jiān)硬。它的可機(jī)加工性和不銹鋼相同。鉭非常的加工硬化，具有可延性且柔軟。它生成很差的表面光潔性且刀具磨損非常大。鈦和它的合金導(dǎo)熱性(的確，是所有金屬中最低的)，因此引起明顯的溫度升高和積屑瘤。它們是難機(jī)加工的。鎢易脆，堅(jiān)硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大大提高，但它的機(jī)加工性仍很低。鋯有很好的機(jī)加工性。然而，因?yàn)橛斜ê突鸱N的危險(xiǎn)性，它要求有一個(gè)冷卻性質(zhì)好的切削液。20.9.3 各種材料的機(jī)加工性石墨具有磨蝕性。它要求硬的、尖的，具有耐蝕性的刀具。塑性塑料通常有低的導(dǎo)熱性，低的彈性模數(shù)和低的軟化溫度。因此，機(jī)加工熱塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力） ，還要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相對(duì)高的速度和工件的正確支承。刀具應(yīng)該很尖。切削區(qū)的外部冷卻也許很必要，以此來(lái)防止切屑變的有黏性且粘在刀具上。有了空氣流，汽霧或水溶性油，通常就能實(shí)現(xiàn)冷卻。在機(jī)加工時(shí)，殘余應(yīng)力也許能生成并發(fā)展。為了解除這些力，已機(jī)加工的部分要在 （C1608）的溫度范圍內(nèi)冷卻一段時(shí)間，然而慢慢地?zé)o變化地冷卻到室F3157溫。熱固性塑料易脆，并且在切削時(shí)對(duì)熱梯度很敏感。它的機(jī)加工性和熱塑性塑料的相同。因?yàn)槔w維的存在，加強(qiáng)塑料具有磨蝕性，且很難機(jī)加工。纖維的撕裂、拉出和邊界分層是非常嚴(yán)重的問(wèn)題。它們能導(dǎo)致構(gòu)成要素的承載能力大大下降。而且，這些材料的機(jī)加工要求對(duì)加工殘片仔細(xì)切除，以此來(lái)避免接觸和吸進(jìn)纖維。隨著納米陶瓷（見 8.2.5 節(jié)）的發(fā)展和適當(dāng)?shù)膮?shù)處理的選擇，例如塑性切削（見 22.4.2 節(jié)） ，陶瓷器的可機(jī)加工性已大大地提高了。金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料很能機(jī)加工，它們依賴于單獨(dú)的成分的特性，比如說(shuō)增強(qiáng)纖維或金屬須和基體材料。20.9.4 熱輔助加工在室溫下很難機(jī)加工的金屬和合金在高溫下能更容易地機(jī)加工。在熱輔助加工時(shí)（高溫切削） ，熱源一個(gè)火把，感應(yīng)線圈，高能束流（例如雷射或電子束） ，或等離子弧被集中在切削刀具前的一塊區(qū)域內(nèi)。好處是：（a）低的切削力。 （b）增加的刀具壽命。 （c）便宜的切削刀具材料的使用。 （d）更高的材料切除率。 （e）減少振動(dòng)。也許很難在工件內(nèi)加熱和保持一個(gè)不變的溫度分布。而且，工件的最初微觀結(jié)構(gòu)也許被高溫影響，且這種影響是相當(dāng)有害的。盡管實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行中，以此來(lái)機(jī)加工陶瓷器如氮化矽，但高溫切削仍大多數(shù)應(yīng)用在高強(qiáng)度金屬和高溫度合金的車削中。小結(jié)通常，零件的可機(jī)加工性能是根據(jù)以下因素來(lái)定義的：表面粗糙度，刀具的壽命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可機(jī)加工性能不僅取決于起內(nèi)在特性和微觀結(jié)構(gòu)，而且也依賴于工藝參數(shù)的適當(dāng)選擇與控制。