某机床托架零件制造工艺及工装设计

刘毫垒　焦禹萃　李永涛

摘 要：车床后托架是机床的附件，该零件的尺寸较小，虽然结构形状不是很复杂，但侧面的三杠孔和底面的加工精度要求较高，还有对顶面的四孔的加工精度有一定的要求。为保证零件的装配质量和寿命，必须保证其尺寸精度、几何精度、相对位置精度以及表面处理质量。该文主要分析机床托架的加工工艺及工装设计的要点和工艺制造方案。

关键词：机床托架 制造工艺 工装设计

中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0068-01

机床托架为箱体类零件，主要是平面加工和孔系的加工。虽然平面加工精度要求较高，但加工精度比较容易控制，但孔系加工需要控制孔系的尺寸精度和位置精度，还需要处理好孔系和平面的关系。

1 托架各表面的加工方案

机床托架的加工不但要达到设计要求，还应具有良好的机械加工性，良好的加工工艺，不但确保了加工精度，而且能够提高加工效率。除此之外，考虑加工设备的经济性，选择合理的机床设备。根据零件的表面技术要求，合理安排粗、精加工工序。根据材料的性质选择合理的加工工具，如经过淬火的材料，硬度较大，一般选用磨削或电加工的方式。如果是大批量生产，应选用专用机床，单件小批量则选择一般的加工方法。同时根据本厂机床设备的实际情况，不断改进现有的加工方法，提高本厂加工工艺水平。前期准备工序分别为粗车、半精车、淬火和粗磨，平面的加工依次为粗铣、精铣，孔的加工依次为粗镗、精镗，顶面四孔的加工依次为钻、扩、铰。

2 定位基准的确定

2.1 粗基准的确定

选择粗加工基准时，为保证加工面与不加工面的位置精度关系，应选择位置精度较高的表面为粗基准，或重要的表面为基准；为保证该表面有足够的加工余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准；为保证零件能够准确定，应选择平整、光洁的表面为粗基准，同时粗基准不能重复使用。考虑以上因素，机床后托架应选择侧面三孔为粗加工基准。

2.2 精基准的确定

为避免定位基准与设计基准不重合而产生不重合误差，应尽可能选择设计基准为精基准；为避免基准转换带来的位置误差，应尽可能的选择统一的基准；加工两个被加工面时，难以确定定位基准，可以互为基准，提高加工精度；此外，为保证零件加工时的稳固性，选择尺寸较大的平面为精基准。通过以上分析，结合本零件的特点，选择底面和顶面两孔为精加工基准。

3 工艺路线的制定

3.1 加工阶段的划分

首选加工统一的基准，先以孔定位粗、精加工顶平面，然后安排粗精加工工序。其加工阶段分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个加工阶段。

3.1.1 零件的粗加工

粗加工的目的是削去绝大部分金属，为半精加工和精加工提供定位基准。但粗加工过程中，切削余量大，切削力加大，切削产生的热量多，切削变形大，加工精度低。一般粗加工的公差等级为IT11～IT12，粗糙度为Ra80～100μm。

3.1.2 半精加工

半精加工是为主要面的精加工做好准备，为避免零件的变形，选择合理的加工余量和切削速度。其公差等级为IT9～IT10，表面粗糙度为Ra10～1.25μm。

3.1.3 精加工

精加工阶段用于切除剩余的材料，到达设计要求的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度，加工精度一般为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra10～1.25μm，为防止零件的划伤，精加工安排的零件的加工的最后。

3.1.4 光整加工

对于有较高表面质量要求的零件，往往通过光整加工，改善其表面质量。

3.2 加工路线的设计

铸造→清砂→热处理（退火）→检验毛坯→铣底面→粗镗孔→粗铣油槽→半精镗孔→精镗孔→钻顶面四孔→锪孔→铰孔→钻侧面两孔→攻丝→去毛刺→检验→入库

4 专用夹具的设计

为提高加工精度，提高加工效率，降低工人的劳动强度，需要为机床后托架设计专用夹具，主要是为加工孔和铣底面设计夹具。

4.1 铣平面夹具的设计

铣机床后托架的底面，应满足侧面三孔的尺寸和平行度要求，同时考虑零件的生产效率，使用V型块作为自动找侧面三孔的中心线的夹具，由于该构件体积小，易于切削，考虑选用手动加紧方式，并按照《机床夹具设计手册》对其铣削的切削力和夹具的夹紧力进行分析，分析加紧机构的可靠性。当工作过程中出现磨损或零件尺寸发生变化时，应根据设计情况使用支撑钉和V形块进行调节。

4.2 镗孔夹具的设计

镗孔主要是加工侧面三孔，除了满足轴线对平面的平行度要求外还应满足表面粗糙度的要求，由于底面经过粗铣，所以选择底面为定位精基准，并以左侧面和后侧面为定位基准来设计镗模，加紧机构依然选择手动螺旋加紧机构。为满足加工工序的要求，还应根据《互换性与技术测量》和《机床夹具设计手册》分析夹具和定位方式是否满足孔轴线与左侧面的尺寸公差及平行度公差。

4.3 顶面四孔夹具的设计

由于顶面四孔没有位置公差的要求，应选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，加上底面共限制5个自由度，满足定位要求。为保证该工序的公差小于工序的规定的公差，需要保证孔轴线与左侧面的尺寸公差，即定位误差、加紧安装误差、磨损造成的误差以及刀具和夹具的相对误差的总和小于规定误差。

5 结语

机床托架的零件制造虽然工序不复杂，但工艺路线的制定和夹具的设计依然应高度重视，只有合理科学的安排加工工序，不断提高夹具的设计精度，才能提高零件的加工精度和生产效率，根据现有条件，设计适合本厂的加工工艺，提高机床托架零件的工艺制造水平。

参考文献

[1] 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].2版.北京：机械工业出版社，2000.

[2] 史全富.金属切削手册[M].3版.上海：上海科学技术出版社，2000.

[3] 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册[M].2版.上海：上海科学技术出版社，2005.