微电机壳 工艺及钻2-M4的螺纹底孔夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘 要
本设计首先对微电机壳零件图样的技术特性，几何特性，尺寸及其工艺要求进行分析，其次明确加工内容和要求，确定加工方案，选择适合的数控机床（铣床），刀具和夹具，设置合理的工艺路线及选择合理的切削用量。最终的夹具设计是根据微电机壳的零件图，技术要求和加工批量，设计出适合于该电机壳的加工工艺的专用夹具选择合适的加工工艺装备并最终加工出符合生产要求的合格零件。

关键词：微电机壳零件   工艺分析  夹具设计 

Micro-motor shell machining process and its special fixture design
Abstract
First of all on the technical characteristics of the motor shell parts drawing, geometry, dimensions and technical requirements analysis for this plan, clear process and requirements determine the processing options, choose a suitable CNC machine tools (milling machines), tool and fixture, set reasonable and reasonable choice of the route of cutting.Eventually under the micro motor shell parts, technical requirements and processing bulk designs suitable for the processing technology of the motor shell and choose the right processing equipment and mouth will eventually produce qualified parts to meet the production requirements.The entire design philosophy is "simple, efficient and economical."         

Key words: process analysis of micro motor；shell parts；fixture design

目  录
第一章 绪论 1
1.1微电机的发展趋势 1
1.2夹具发展趋势 4
1.3总结 5
第二章 工艺设计 6
2.1零件分析 6
2.1.1零件图的工艺分析 6
2.1.2零件的结构功用性分析 7
2.1.3计算生产纲领、确定生产类型 7
2.1.4零件的工艺分析 7
2.2毛坯的选择 8
2.2.1选择毛坯的类型 8
2.2.2毛坯余量的确定 8
2.2.3毛坯-零件合图 8
2.3基面的选择 9
2.4表面加工方法的选择 10
2.5工艺路线的确定 10
2.6加工阶段的划分 11
2.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 11
第三章 机床及其工艺装备的选择 14
3.1机床的选择 14
3.2夹具的选择 14
3.3刀具的选择 14
3.4量具的选择 15
第四章 各工序的切削用量及基本工时的确定 16
4.1工序1的切削用量及基本时间的确定 16
4.2工序2的切削用量及基本时间的确定 16
4.3工序3的切削用量及基本时间的确定 17
4.4工序4的切削用量及基本时间的确定 18
4.5工序5的切削用量及基本时间的确定 19
4.6工序6-7的切削用量及基本时间的确定 19
第五章 工序60的夹具设计 25
5.1设计时注意的问题 25
5.2定位基准的选择 25
5.3切削力及夹紧力计算 25
5.4定位误差分析 26
5.5 夹具设计及操作说明 26
第六章 总结 28
参考文献 29
致  谢 30
毕业设计（论文）知识产权声明 31
毕业设计（论文）独创性声明 32

第一章 绪论
1.1微电机的发展趋势
     我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过 100亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。自20世纪80年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400 个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机、手机用、等。1999年我国微特电机产量约30亿台、其中民营和国企的产量约 2.5亿台、独资企业的产量约12亿台、香港地区的产量约14亿台，德昌公司12亿台、台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60。技术含量高的微特电机：如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计、1995、2000年年均用汇增长26.9，2001年虽然增幅降至14.81，还达11.97亿美元。 我国自1995年至2000年微特电机出口年均创汇增长18.6，2001年比2000年减少6.02。受美国“9.11”事件的影响、美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是2001年出口减少的主要因素。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家。青岛三美电机有限公司14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803 万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机，福建，有限公司7271万美元。 丽水是国内工业微电机和家用缝纫机马达生产中心，年产100万台电机和50多万套马达。近年来，通过产业的改造和提升，丽水微电机在技术和产品结构上确立了新的比较优势，把竞争对手瞄准日本的“兄弟” “松下”、“三菱”等知名企业，把目标市场转向长期被日本和台湾厂商垄断的欧美市场。丽水的几家微电机龙头企业相继投巨资搞技改，陆续推出高技术含量的新产品，提升产品档次。“方正电机”与浙江大学联合开发成功变频调速交流伺服机电，不仅填补了国内空白，技术性能指标达到国际先进水平，迅速占领了欧美市场。目前 “方正电机”等 3个龙头企业的产量占了丽水微电机总产量的90%。每年“龙头”后面都连接着 100多家配件加工企业，形成了长长的“产业链”据不完全统计：除丽水本地外，丽水微电机在外地的联营配件厂还有200多家。 我国多年来由于重视制造技术提高与改造，特别是引进了先进技术和设备，微电机行业目前已经初步具备了现代化大规模生产的特点，主要集中在家用电器用交流单相电动机和直流有刷电动机。估计国内市场用于电风扇、洗衣机、冰箱、空调和小家电产品等家用电器的交、直流微型电动机年产量约2亿台，用于各种影音装置，激光视盘机等方面的有刷直流电动机年产量约2.5亿台，用于汽车电器的直流微电机约6000万台，用于计算机及外围设备的有刷和无刷直流电机超过1亿台。上述用途电机产量约占中国微电机市场总需求量的60%。另一方面:高档精度微电机，如无刷直流电动机、步进电动机、无磁芯电动机、盘式绕组电动机等需求急剧增加。此外，汽车、医疗器械与仪器仪表、照相机、玩具等产业对微电机的需求也在逐年增加，但与其他用途产品比较，增加速度较慢。 虽然中国成为微电机生产大国，但是技术水平与工业发达国家相比，仍有较大差距。中国微电机产量约占世界总产量60%以上，但是民营企业产品档次低，独资企业的产品虽属于中档产品，但许多独资企业的开发机构均设在本国，技术含量高的产品，如高速精密无刷主轴电机、高精度步进电机、高性能交流伺服电机、精密直线电机、超声波电机等尚未在我国生产。我国微电机行业发展水平较国外差距更大，大量的企业甚至没有开发能力，而是仿制为主。整个产业的产、学、研结构不理想、没有发挥企业、大学、研究所的特点和优势。项目开发进展慢，成果商品化率低。我国的民营企业普遍存在产品开发能力不强、产品更新换代慢等缺点，很难同国外公司竞争。近年来，随着科学技术的发展和控制系统的不断更新，对微特电机的要求越来越高。同时，新技术、新材料、新工艺的应用，推动了微特电机的发展，出现了新的发展趋势，主要有以下几个方面无刷化。为了提高微特电机的可靠性，降低噪音，提高电磁兼容性能，延长电机寿命，除了在电机结构上不断改进，使其能长期可靠的运行外，国际上一直致力于发展各种无刷电机。经过近20年的研制开发，取得了显著的成果，如无刷直流电机，无刷自整角机，无刷旋转变压器等，许多电机新品种已经进入商品化生产。微型化，由于电子技术的快速发展和广泛应用，一方面要求微电机向微型化方向发，以适应电子产品日益微型化的需要。另一方面也为微特电机的微型化创造了条件。微特电机的微型化，不仅指它的质量和体积，还指它的功率消耗。现代电子产品(如手机)往往是耗电量最大的元件之一。而在宇航系统中，通常以燃料电池或太阳能电池供电，所有电器元件的耗电量受到严格控制。在高空飞行中，飞行物理量每增加1kg每小时就要多100kg左右的燃料。因此，微特电机的微型化是目前迫切需要解决的问题。为了使电机微型化，通常采取改进设计、简化结构、采用新材料、新工艺等措施。例如：日本一家公司推出了外径仅0.8ram，轴长1-2mm，重量仅4mg的微型电机，可在人的血管中穿行。一体化(模块化)。一体化是指多台电机组合，电机和传感器的组合，电机和其他机械组合，电机和控制组合，甚至将微特电机、变速器、传感器和控制器等构成一体，形成新一代电动伺服系统，从而明显提高系统的精度和可靠性。永磁化。随着微特电机向微薄轻化、无刷化和电子化的方向发展，永磁材料在微特电机中的普遍应用已是必然趋势。特别是我国稀土资源丰富，约占世界稀土储量的34%所研制生产的钕铁硼(Nd—Fe—B)永磁体的最大磁能积已达318.4Kj处于国际先进水平，为我国永磁电机的发展提供了良好的条件。数字化。微特电机的数字化是指在其控制单元中采用可编程控制器综合现代控制理论、电力电子技术、微电子技术等；实现电机速度和位置的自适应调整与控制。电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器、FPGA、CPLD、通用计算机、DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了快速发展，作为电动机控制系统也正朝着高精度、高性能、网络化、信息化、系统芯片化方面不断前进。同时，数字化的发展，改变了微特电机作为元件使用的概念，确立了微特电机作为一个小系统的设计、生产和使用的新概念、标志着微特电机发展已进入一个新阶段。根据我国微电机的发展和发展趋势，预计在今后5—10年微特电机要重点发展的产品是：交流微电机及变频控制技术、无刷电机及控制技术、永磁交流伺服电动机及控制系统、步进电动机及驱动控制技术、直线电动机及驱动控制技术、超声波电机及应用技术。我国微电机发展的优势  1、微电机的国内和国际市场空间非常大，新的应用领域不断拓展。 2、作为劳动密集型产业，我国拥有微电机产业发展需要的充足人力资源，较强的研发能力，这也是微电机产业迅速崛起和发展的基础优势。3、零部件专业化生产水平大幅提升，出现一大批较高水平的零部件制造厂家，产品不仅为国内企业和外资企业配套，还远销国外。  4、制造微电机的主要材料，我国不仅资源丰富，而且随着材料制造工艺水平的不断提高，需求和生产规模日益增大，完全能够满足不断发展的产业需求。  5、微电机专用设备制造水平有明显提高，许多设备与国外进口设备的差距逐步缩小，如绕线机、高速冲床、动平衡机、点焊机、综合测试仪、充磁机和换向器精车机等，不少设备可与国外产品媲美，价格却远比国外低，具有很强的国际竞争力。  总之、我国微电机行业无论从国际、国内市场前景还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。  我国微电机发展策略，国际化是我国微电机企业最终的发展方向。现在全球微电机的生产、销售趋势已日趋明显，只有走国际化的道路，才能实现在全球环境下主动参与竞争才能立足国内占领国际市场，同时企业才能发展起来。  据统计，中国每1万美元国内生产总值的能耗是日本的40倍。英国《金融时报》的调查显示，如果中国企业都按照国际标准实施环保措施，中国经济的竞争力将丧失殆尽。“价廉物美不再是中国高品的优势，而是中国企业的悲哀"以当前相当普遍的贴牌生产为例，中国的企业利用别人的品牌或技术，利润永远稀薄得只能够维持生计。我们只能做加工厂，给人家打工，挣加工费，是不可能使企业的国际竞争力上台阶的。  企业的最终的竞争力取决于三个因素，成本优胜、产品优胜、品牌优势。所谓品牌优势是指消费者愿意为一个企业生产的产品支付比其他竞争对手生产的质量、性能相同的产品更高的价格。一般来讲：成本优胜的取得所需的时间最短、产品优胜的取得需要较长的时间、品牌优势的积累需要的时间最长、也最困难。打造品牌就意味着放弃短期利益，长期不懈地满足客户的要求，培养客户的忠诚度，最终赢得客户的信赖。我们有世界规模的产品，无世界规模的品牌。“有 品无牌"的最终结果就是中国企业很难在国际竞争中获胜。  中国的国内市场实际上已经是国际化市场，从这个意义证明：国际化是中国企业的现实选择。立足长远，我们的国际化道路不能紧紧依靠所谓的低成本，我们需要培养自已的核心竞争力和国际品牌。  1、产业发展思路，全行业产量、产值年增加速度不低于8%， 2010年产量达到100亿台，年产值达到500亿人民币。面向国际国内两个市场，发展品种，提高质量，加速结构调整，提高产品档次，创自主品牌产品，加大出口份额。  2、发展目标 ：稳定发展一般微电机产品，重点发展高技术含量产品，如机电一体化和数字化微电机，组合化微电机，稀土永磁微电机和精密步进电机等。同时要针对国外需求，研究市场，开发具有出口前景的微电机。  培育发展具有现代企业制度的国际水准的集团公司，参与国际竞争。建立自己的技术中心，开发具有国际先进水平、实用且外观精致的、具有自主知识产权的品牌产品。使重点产品接近世界水平，高技术产品占产品品种发展总数的20。加大引进技术消化与吸收，重点解决经济规模生产的制造工艺技术，加快在线检测和自动检测步伐实现装备现代化、自动化、提高效率、寿命和可靠性。新材料应用方面：一是解决钕铁硼的娇顽力和剩磁的温度系数大等问题。使其尽快大量应用于微电机中，以提高电机力能指标，二是加快工程塑料制品在电机中的应用，以减轻重量，降低生产成本。大力推进微电机国家强制性标准的实施，引导企业采用推荐性标准，积极采用国外先进标准，加速与国际标准接轨。[1-4]
1.2夹具发展趋势
 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
1.2.1高精
    随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
1.2.2高效
    为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1~2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。
1.2.3模块、组合
    夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
1.2.4通用、经济
    夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值
1.3总结
本设计是综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。
本设计包括四大部分内容：第一步为零件的分析，第二步为机械加工的工艺分析，第三步为夹具的设计。零件加工工艺规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工艺设备的选择、确定切削用量与基本工时。第四步未夹具的设计，针对不同的工序设计不同的夹具方案，使得工件达到完全定位，可以使工人们更好的更准确的加工工件。