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1 (2005) 368378a of 989. It is to be by as et 3 N r 2005 +15088316092; +H. 1. of of of of by 985, y 1 of as a of et 2 is a in to a in a in to of a In 3is a 1. a at of by is of of to a In a to on is An if it be to to 005 100 d, 1609, 4 004; in 004; 0 004Y. of a at 4a be as 5 s on to ys is q*, at a is to be is gi(as 1)as : To be be a ; i 1;2; .; n, (1)n is of q z0;y0;f0;of of q y N Y. 1 (2005) 368378 369(2)of as by q. (3). be if q. (2) to :9=; 6. (3). If is is at of is by If is at be of a be to 6a be to Z O X Y Z O (x0,y0,1. to N of is no on to a to is by it is as to is to If is is of a to or A to of a is of is to of L:As 3, n; i 1;2; .; n; n be as : : : :2637et 7 to a to It et 8 an to of L( of to of It X of r of as (4) (5) (6)l is an of 6 6 6 46 Y. 1 (2005) 368378370WL: : : :7) n 6; is is n be of n n of to N Y. 1 (2005) 368378 371n n of n to of is to be to on of in n a s 2. Y (a1,b1,2,b2,(x1,y1,(x2,y2,(ai,bi,(xi,yi,(3. A N V X 0. (9) q. 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Y. 1 (2005) 3683783745 a of in as 1: 0, 1, 00, 896, ,0, 1, 00, 1060, ,0, 1, 00, 1010, , 977, , 977, , 1034, of 1 0 515:000:896001 0378: 1:06000 1 0 612:00:01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 960 866:6257998 :2466 0:093626666666643777777775,o6 is It is of ve of 1is L; N 10378:001:06000 1 0 612: :01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 96 866:6257998 :2466 0:of :8768 607 665 21:3716 0:49953:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 is on ve is as 5. 10 (H. Y. 1 (2005) 368378 375:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 o ve to ,1:876860766521:37160:499526666666643777777775551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 0266666666437777777750; 13; 432; 706; 0: ; 13; 432; 706; 0:04a by of a 0, a To to of 1in . of if a 1in . is an To an an N Y. 1 (2005) 36837837614wof It an locat夹具定位规划 中 完整性评估和修订 验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院， 100 路，伍斯特，硕士 01609，美国 2004年 9月 14日收稿 ;2004年 11 月 9日修订 ;2004年 11 月 10日 发表 摘 要 几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改 在 实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述 在限制 约束下的重点夹具系统的几何约束状态。 一种限制 约束 下 状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的 所有 限制 约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。 关键词：夹具设计 ;几何约束 ;确定性定位 ;限制 约束 ;过约束 夹具是用 于 制造 工业进 行工件牢固 定 位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。 这种观点指出 ，定位计划生产 的 确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究 表明 ，工件在任何定位计划分为以下三个类别： 1、 良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置 进行配合 ，工件表面 与 6个定位器取得联系。 2、 限制 约束 ：不完全约束工件的自由度。 3、 过约束：工件自由度超过 6定位的制约。 在 1985年 ,浅田 1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程 ,基于分析形成了调研后 ,确定定位。周等 2在 1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明 ,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等 3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森 4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似 的 非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉 5应用周 对 3定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究 很 少注意非确定性分析的位置。 在浅田的拟定方案中 ,他们 假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置 q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是 图 1)。 表面函数定义为 :gi(q*)=0是确定的 ,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。 gi(q)=0,i=1,2,.,n (1) 其中 向 ,代表了工件的定位和方向。 只有考虑到目标位置 q*附近在 处 : 浅田表明 (2) 阵式所示 （ 3）。确定定位 如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有 q=q*一个解决办法 (3) 在 1个 3 ，一个约束方程的雅可比矩阵的 满 秩 的 约束状态如表1所示。如果 定位 是小于 6，工件是 限制约束 的，即存在至少有一个工件 自由 定位议案不 受 限制的。如果矩阵满秩，但定位 大于 6定位，工件 是 过约束，这表明存在至少一个定位等 ;而几何约束工件被删除不影响的状态。 找出一个模型除了3以建立基准框架提取等效 的定位点。胡等 6已经发展出一种系统的方法 ,对这个用途。因此 ,这则能适用于所有的定位方案。 图 1 表 1 等级 数量的定位 地位 6 等 7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们 的 也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。 熊等人 8提出的等级检查方法的定位矩阵 附件 )。他们还介绍了左 /右边的定位矩阵广义逆理论 ,分析了工件的几何误差。结果表明 ,定位及发展方向误差 X 和位置误差 X=r, (4) X=(1r, (5) X=1 r+(1 , (6) 是 任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置 的 夹具设计系统的研究。 如果不确定性的位置达到夹具系统设计的 要求 ，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是 非常 重要的 条件 。如果夹具系统是过度约束， 是理想定位需要的 不必要的 信息 。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或 使得 修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。 在本文中 ,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态 (见附件为获得的定位矩阵 )。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位 如图 3所示 ,在给定的定位器数量 n,定位法向量 ai,bi,定位的位置 xi,yi,每一个定位器 ,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下 : （ 7） 当等级 （ =6， n=6时，是工件良好约束。 当等级（ =6， n6时 ;是工件过约束。 这意味着（ 不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（ 位器。这种状态的数学表示方法 ,那就是（ 定位向量矩阵 ,可表示为线性组合的其他六行向量。 图 2 几何约束状态描述 图 3一个简化的定位方案。 定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位： 1、找到所有的（ 合定位 的。 2、为每个组合 ,从（ 位器确定定位方案。 3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。 4、如果等级不变 ,被删除的 (位器是负责过约束状态。 这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除 以 最佳定位性能。 当等级（ 6,工件的 限制 约束。 参考文献 1 , B.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 机器人 6 2 C， ， M。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反 英工业 1989;111:299 3 Y, , M.。 夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 学与工程 2003;125： 316 4 S。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析 “。 制造业 2001年科学与工程 ;123（ 3）： 462 5 , 制造业 科学与工程 2001年 ;123:708 6 士论文中，伍斯特理工学院 ;2001年。 7 , , , 会 2:350 8 Y, H, 士顿：爱思唯尔 ;2005年。 中北大学 课 程 设 计 说 明 书 学生姓名： 谢启华 学 号： 0602014231 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 机械制造工艺学课 程设计 转向臂 零件的工艺规程及夹具设计 指导教师： 武文革 职称 : 教 授 成云平 职称 : 副教授 2010 年 1 月 4 日 中北大学 课程设计任务书 2009/2010 学年第 1 学期 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 谢启华 学 号： 0602014231 课程设计题目： 机械制造工艺学课程设计 转向臂 零件的工艺规程及夹具设计 起 迄 日 期： 2010 年 1 月 4 日 2010 年 1 月 23 日 课程设计地点： 中北大学 指 导 教 师： 武文革、成云平 系 主 任： 王 彪 下达任务书日期 : 2010 年 1 月 4 日 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： （ 1） 培养学生运用机械制造工艺学及有关课程 (工程材料与热处理；机械设计、 互换性 与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等 )的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 （ 2） 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法 ， 学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计 ， 提高结构设计能力。 （ 3） 培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等 技术资料的能力。 （ 4） 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能 。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 本次设计要求编制一个中等复杂程度零件 （不少于 10 道工序 ，见附图 ） 的机械加工工艺规程， 并 设计其中一道工序的专用夹具， 绘制相关图纸， 撰写设计说明书。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 具体内容如下： （ 1）根据零件图， 确定生产类型 （ 一般 为中批或大批生产 ） ，对零件进行工艺分析。 （ 2） 选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。 （ 3） 拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备 （ 刀具、夹具、量具、辅具 ） ，确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。 （ 4） 填写工艺文件：工艺过程卡片 （ 或工艺卡片 ） 、工序卡片。 （ 5） 设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图 1 2 张。 （ 6） 撰写设计说明书。 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书 (论文 )、图纸、实物样品等 ： 1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，填写工艺卡片、工序卡片。 2专用夹具设计。设计某道工序的专用夹具。 3撰写课程设计说明书一份（ ）。 4主要参考文献： 1崇凯 北京 2张龙勋 . 机械制造工艺学课程设计指导书及习题 机械工业出版社， 3孟少农，机械加工工艺手册 机械工业出版社， 4艾兴，肖诗纲 北京 :机械工业出版社 5李益明 哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版 6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书 2 版 机械工业出版社， 7 李云，机械制造及设备指导手册 . 北京 :机械工业出版社， 设计成果形式及要求： 提供课程设计说明书一份，要求内容与设计过程相符， 且格式要符合规定要求； 被加工零件的零件图 1 张；毛坯图 1 张；夹具装配图 1 套；夹具主要零件图（通常为夹具体） 1 张；机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片 1 套。 6工作计划及进度： 2010 年 1 月 4 日 1 月 6 日 分析研究被加工零件，画零件图； 1 月 7 日 1 月 10 日 工艺设计：选择加工方案、确定工艺路线，画毛坯图，填写工艺卡片； 1 月 11 日 1 月 18 日 夹具设计， 画 夹具装配图及夹具主要零件图； 1 月 19 日 1 月 21 日 编写 课程 设计说明书 1 月 22 日 答辩 系主任审查意见： 签字： 年 月 日 目 录 1 零件生产类型的确定 1 2 零件分析 1 件的作用 1 件的工艺分析 1 3 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2 最大轮廓尺寸 2 取公差等级 2 铸件尺寸公差 2 机械加工余量等级 2 2 毛皮尺寸 3 4 工艺路线拟定 3 位基准的选择 3 定加工方法和加工方案 4 5 选择加工设备及刀具、夹具、量具 5 择加工设备及工艺设备 5 定工序尺寸 6 6 确定切削用量及基本时间 6 序号 02 7 序号 03 8 序号 04 9 序号 05 11 序号 06 12 序号 07 13 7 心得体会 13 8 参考文献 14 中北大学课程设计说明书 - 1 - 机械加工工艺规程设计 一、 生产类型的确定 由原始资料可知是中批量生产类型。 二、 零件的分析 1、 零件的作用 据资料所示，该转向臂的作用和方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮的转向角度。 2、 零件的工艺分析 由零件图可知： 16、 孔中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组： 2 1、 以 16中北大学课程设计说明书 - 2 - 这一组加工表面包括：铣 26侧端面、钻 16孔、倒角 1 45 、钻 2 2、 以 这一组加工表面包括：铣 20 16 概括：由于 16、 孔中心线位置精度不高，又 16孔的精度比 孔的精度较高。所以由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 三 、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁（ ,中批量生产。按机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节可确定： 1、 求最大轮廓尺寸 长 最大轮廓尺寸为 2、 选取公差等级 表 5造方法按机械造型、铸件材料按可锻铸铁，得 围 812级。取为 10级。 3、 求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级 0 级，查表 5差带相对于基本尺寸对称分布。 4、 求机械加工余量等级 查表 5机械加工余量等级范围为 E G，取 为 5、 求 求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表 5最大轮廓尺寸为 械加工余量等级为 F 级，得 中北大学课程设计说明书 - 3 - 6、 求毛坯基本尺寸 依零件图可知： 16、 径较小，铸成实心。 式（ 5 R=F+T/2=32+=、 式（ 5 R=F+2T/2=26+2 =据数据可得： 转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（ 3 表（ 3 项目 A 面 B、 16孔 公差等级0 10 加工面基本尺寸 32 26 铸件尺寸公差 机械加工余量等级 F F 毛坯基本尺寸 0 0 7、画毛坯图（见 纸） 四、工艺路线拟定 1、 定位基准的选择 粗 基准：为保证工件重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。为互中北大学课程设计说明书 - 4 - 为基准，以 20 B、 C 面。 精基准： 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使两孔互为基准，选 16的孔作为精基准。 2、 拟定加工方法和加工方案 2 1、工艺路线： 、铣 16的端面，即 26柱 A 面 、铣 20柱 B、 、钻、扩、粗铰、精铰孔 16角 1 45 、钻 、钻 、刮平 B、 C 面 16端入体 1 2、确定工艺过程方案见下表（ 4 表（ 4 工序号 工序内容 简要说明 01 正货处理 145 204善材料加工性能 02 铣 26柱 A 面 先加工面 03 铣 20柱 B、 C 面 04 钻、扩、粗铰、精铰孔 16 倒角 1 45 后加工孔 05 钻孔 6 钻孔 7 刮平 B、 C 面 16端入体 1北大学课程设计说明书 - 5 - 08 去毛刺 09 终检 五、 选择加工设备及刀具、夹具、量具 由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 . 1、 选择加工设备与工艺设备 1 1、选择机床，根据不同的工序选择机床 工序号 02：铣 26柱 A 面。因为工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 铣铣床。 工序 号 03：铣 20柱 B、 C 面。因为互为基准，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 工序号 04：钻、扩、粗铰、精铰孔 16角 1 45。选用 工序号 05、 06：钻孔 于内孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性钻通孔达到加工要求。故选 工序号 07：刮平 B、 C 面 16端入体 1糙度要求不高，宜采用 1 2、选择夹具 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具 外，其他各工序使用通用夹具即可。专用夹具见附图。 1 3、选择刀具，根据不同的工序选择刀具 、铣刀：根据资料查表 5择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径： d=80数 Z=10金属机械加工手册表 14铣刀几何参数：0， =12 15 、钻、扩、粗、精铰孔 16角 1 45。选用麻花钻等专用刀具。 刮平面 16用专用锪刀。 1 4选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的中北大学课程设计说明书 - 6 - 精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料， 选择如下： 、选择加工面的量具 根据资料：查表 5，用分度值为 三用游标长尺测量，测量范围 0150称规格为 150 、选择加工孔的量具 根据资料：由于孔的加工精度要求不同，分别有 于 以选择分度值 量范围分别为 2550255030内径千分尺。 2、 确定工序尺寸 2 1、面的加工（所有面） 、 A 面：根据加工长度为 坯余量为 表 5侧加工的量为 粗加工后的加工余量为 加工的量为 、 B、 C 面：根据加工长度为 坯余量为 表 5侧加工的量为 粗加工后的加工余量为 侧再加工的量为 2 2、孔的加工 、 16毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于 表 55 钻孔： 15 2Z=孔： 2Z=铰： 2Z=铰： 16、 孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于 表 5： 钻孔 可。 、 孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求大于 表 5 钻孔 可。 六、 确定切削用量及基本时间 中北大学课程设计说明书 - 7 - 1、 工序号 02： 本工序为铣 26面。已知工件材料为可锻铸铁（ ，选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径： d=80数 Z=10r=60。且已知铣削宽度 6削深度 用机床式铣床。 、确定每齿进给量 根据已知资料所知： 式铣床功率为 表 5：硬质合金牌号 z。取 、选择铣刀磨损标准及耐用度 查表 5：铣刀后刀面的最大磨损量为 铣刀直径 d=80用度 T=180 、确定切削速度 根据资料所知：取 z z、 Z=10、 d=806mm、T=180 表 548、 0、 m=由表 2m/1000/80=692.4 r/据查表 5取 式铣床的主轴转速 n=750r/s V=80 000=m/s 工作台每分钟进给量为 =10 60=120 mm/表 5 =118 mm/实际的每齿进给量 118/10 60=mm/z 、检查机床功率 根据资料所知： 491、 =10、 6d=80n=750 r/M F C =算 000=W z、 Z=10、 d=806mm、T=180 表 548、 0、 m=由表 2m/1000/80=r/据查表 5取 式铣床的主轴转速 n=750r/s V=80 000=m/s 工作台每分钟进给量为 =10 60=120 mm/表 5 =118 mm/实际的每齿进给量 118/10 60=mm/z 、检查机床功率 根据资料所知： 491、 =10、 0d=80n=750 r/北大学课程设计说明书 - 9 - C =算 000=W W 可知机床功率能够满足要求 、基本时间（两端加工） 查表 2( 2(l+l1+ 0 90 且式中 l=2032 =118 mm/ 2（ 20+13+2） /118=5.4 s 取 36 s 每端走刀 2次： 2 36=72 s 3、 工序号 04： 本工序为钻 16 32孔。包括：钻、扩、粗铰、精铰孔、倒角 1 45。根据资料选用 式钻床加工，选标准高速钢直柄机用铰刀： 0、 0 =15、 5。 、钻孔： 确定进给量 f 因为深度为 32大，宜采用自动进 给。查表 5f=mm/r 由表 5得 f=mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5头后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=60 确定切削速度 V 查表 2： 0、 m= 且 d=15 公式计算： m/1000/15=468.4 r/据查表 5取 n=400 r/r/s 则 V=15 000=m/s 钻孔基本时间 (l+l1+、取 5mm,f=mm/r、 n=s 中北大学课程设计说明书 - 10 - 则 （ 32+5+5） / 取 9s 、扩孔： 确定进给量 f 因为深度为 32大，宜采用自动进给。查表 5： f=.1 mm/r 由表 5f=mm/r 选择扩孔钻磨损标准及耐用度 查表 5孔钻后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=30 确定切削速度 V 查表 2： m= 且 d= 公式计算： m/1000/02.5 r/据查表 5取 n=750 r/2.5 r/s 则 V=000=m/s 钻孔基本时间 (l+l1+、取 23mm,f=mm/r、 n=s 则 （ 32+2+3） /.1 s 取 4s 、粗铰： 确定进给量 f 因为深度为 32大，宜采用自动进给。查表 5： f=.0 mm/r 由表 5f=mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表 5刀后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=60 确定切削速度 V 查表 2： m= 且 d= 公式计算： m/1000/51.8 r/北大学课程设计说明书 - 11 - 根据查表 5取 n=275 r/r/s 则 V=000=m/s 钻孔基本时间 (l+l1+、 2表 213mm,f=mm/r、 n=s 则 （ 32+2+13） /.4 s 取 7s 、精铰： 确定进给量 f 因为深度为 32大，宜采用自动进给。查表 5： f=.0 mm/r 由表 5f=mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表 5刀后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=60 确定切削速度 V 查表 2： m= 且 d=16 公式计算： m/1000/16=268.5 r/据查表 5取 n=275 r/r/s 则 V=16 000=m/s 钻孔基本时间 (l+l1+、取 24mm,f=mm/r、 n=s 则 （ 32+2+4） /.2 s 取 6s 、 倒角 1 45 4、 工序号 05： 本工序为钻 8据资 料选用 式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻： d=5。 确定进给量 f 由于孔径和深度较小，宜采用手动进给可达到加工要求。参考值取中北大学课程设计说明书 - 12 - f=mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5头后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d= T=35 确定切削速度 V、 n 查表 22： 0、 m= 且 d=f=r 按公式计算： 29.9 m/1000/120 r/据查表 5取 n=960 r/6 r/s 则 V=16/1000=m/s 基本时间 钻 8通孔 : (l+l1+、取 4mm,f=mm/r、 n=16r/s （ 8+4+4） /16= 取 4s 5、 工序号 06： 本工序为钻 6据资料选用 标准高速钢直柄麻花钻 ,一次加工通孔可以满足加工要求：d=5。 确定进给量 f 由于深度较大，宜采用自动进给可达到加工要求。查表 5f=r 。 由表 5 f=mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5头后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d= T=35 确定切削速度 V、 n 查表 22： 0、 m= 且 d=f=r 按公式计算： m/中北大学课程设计说明书 - 13 - 1000/r/据查表 5取 n=680 r/r/s 则 V=000=m/s 基本时间 钻 26通孔 : (l+l1+、取 4mm,f=mm/r、 n=s （ 26+5+4） / 取 7s 6、 工序号 07： 本工序为刮平 16 1据资料选用 标准高速钢带导柱直柄平底锪钻 ,一次加工通孔可以满足加工要求： d=5。 确定进给量 f 由于深度较小，采用手动进给。 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5头后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=16 T=60 确定切削速度 V、 n 查表 55 取 f=r 查得 12 25 m/ 18 m/ 8 1000/16=r/据查表 5取 n=272 r/r/s 则 V=16 000=m/s 刮平两端基本时间 2(l+ 式中 l=1 f=mm/r、 n=s 2（ 1+1） / 取 7s 七、 心得体会 根据 转向臂 工艺规程及夹具设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了图纸所提出的技术条件，并中北大学课程设计说明书 - 14 - 尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。在设计过程中须做 到谨慎、有理可依的风格，同时依据夹具设计原理和相关资料可以了解到该设计中的夹具设计也是合理可行的，该夹具确保了工件的加工质量，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高了生产率，降低了制造成本。因此，可知此次毕业设计是成功的。 八、 参考文献 机械制造技术课程设计指导北京理工大学出版社， 机械制造工艺学 机械工业出版社 ， 金属机械加工上海科学技术出版社（第四版）， 机械工程材料机械工业出版社， 互换性 与测量技术国防工业出版社， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 - 机械加工工艺规程设计 一、 生产类型的确定 由原始资料可知是中批量生产类型。 二、 零件的分析 1、 零件的作用 据资料所示，该转向臂的作用和方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮的转向角度。 2、 零件的工艺分析 由零件图可知： 16、 孔中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组： 2 1、 以 16购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 - 这一组加工表面包括：铣 26侧端面、钻 16孔、倒角 1 45 、钻 2 2、 以 这一组加工表面包括：铣 20 16 概括：由于 16、 孔中心线位置精度不高，又 16孔的精度比 孔的精度较高。所以由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 - 三 、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁（ ,中批量生产。按机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节可确定： 1、 求最大轮廓尺寸 长 最大轮廓尺寸为 2、 选取公差等级 表 5造方法按机械造型、铸件材料按可锻铸铁，得 围 812级。取为 10级。 3、 求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级 0 级，查表 5差带相对于基本尺寸对称分布。 4、 求机械加工余量等级 查表 5机械加工余量等级范 围为 E G，取为 5、 求 求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表 5最大轮廓尺寸为 械加工余量等级为 F 级，得 6、 求毛坯基本尺寸 依零件图可知： 16、 径较小，铸成实心。 式（ 5 R=F+T/2=32+=、 式（ 5 R=F+2T/2=26+2 =据数据可得： 转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（ 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 - 表（ 3 项目 A 面 B、 16孔 公差等级0 10 加工面基本尺寸 32 26 铸件尺寸公差 机械加工余量等级 F F 毛坯基本尺寸 0 0 7、画毛坯图（见 纸） 四、工艺路线拟定 1、 定位基准的选 择 粗基准：为保证工件重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。为互为基准，以 20 B、 C 面。 精基准： 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使两孔互为基准，选 16的孔作为精基准。 2、 拟定加工方法和加工方案 2 1、工艺路线： 、铣 16的端面，即 26柱 A 面 、铣 20柱 B、 、钻、扩、粗铰、精铰孔 16角 1 45 、钻 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 - 、钻 、刮平 B、 C 面 16端入体 1 2、确定工艺过程方案见下表（ 4 表（ 4 工序号 工序内容 简要说明 01 正货处理 145 204善材料加工性能 02 铣 26柱 A 面 先加工面 03 铣 20柱 B、 C 面 04 钻、扩、粗铰、精铰孔 16 倒角 1 45 后加工孔 05 钻孔 6 钻孔 7 刮平 B、 C 面 16端入体 18 去毛刺 09 终检 五、 选择加工设备及刀具、夹具、量具 由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 . 1、 选择加工设备与工艺设备 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 - 1 1、选择机床，根据不同的工序选择机床 工序号 02：铣 26柱 A 面。因为工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 铣铣床。 工序号 03：铣 20柱 B、 C 面。因为互为基准，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 工序号 04：钻、扩、粗铰、精铰孔 16角 1 45。选用 工序号 05、 06：钻孔 于内孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性钻通孔达到加工要求。故选 工序号 07：刮平 B、 C 面 16端入体 1糙度要求不高，宜采用 1 2、选择夹具 本零件除粗铣及钻孔等工 序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。专用夹具见附图。 1 3、选择刀具，根据不同的工序选择刀具 、铣刀：根据资料查表 5择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径： d=80数 Z=10金属机械加工手册表 14铣刀几何参数：0， =12 15 、钻、扩、粗、精铰孔 16角 1 45。选用麻花钻等专用刀具。 刮平面 16用专用锪刀。 1 4选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点， 参考相关资料，选择如下： 、选择加工面的量具 根据资料：查表 5，用分度值为 三用游标长尺测量，测量范围 0150称规格为 150 、选择加工孔的量具 根据资料：由于孔的加工精度要求不同，分别有 于 以选择分度值 量范围分别为 2550255030内径千分尺。 2、 确定工序尺寸 2 1、面的加工（所有面） 、 A 面：根据加工长度为 坯余量为 表 5侧购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 - 加工的量为 粗加工后的加工余量为 加工的量为 、 B、 C 面：根据加工长度为 坯余量为 表 5侧加工的量为 粗加工后的加工余量为 侧再加工的量为 2 2、孔的加工 、 16毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于 表 55 钻孔： 15 2Z=孔： 2Z=铰： 2Z=铰： 16、 孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于 表 5： 钻孔 可。 、 孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求大于 表 5 钻孔 可。 六、 确定切削用量及基本时间 1、 工序号 02： 本工序为铣 26面。已知工件材料为可 锻铸铁（ ，选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径： d=80数 Z=10r=60。且已知铣削宽度 6削深度 用机床式铣床。 、确定每齿进给量 根据已知资料所知： 式铣床功率为 表 5：硬质合金牌号 z。取 、选择铣刀磨损标准及耐用度 查表 5：铣刀后刀面的最大磨损量为 铣刀直径 d=80用度 T=180 、确定切削速度 根据资料所知：取 z z、 Z=10、 d=806买后包含有 纸和说明书 ,咨询 10 - T=180 表 548、 0、 m=由表 2m/1000/80=692.4 r/据查表 5取 式铣床的主轴转速 n=750r/s V=80 000=m/s 工作台每分钟进给量为 =10 60=120 mm/表 5 =118 mm/实际的每齿进给量 118/10 60=mm/z 、检查机床功率 根据资料所知： 491、 =10、 6d=80n=750 r/M F C =算 000=W z、 Z=10、 d=806mm、T=180 表 548、 0、 m=由表 2m/1000/80=r/据查表 5取 式铣床的主轴转速 n=750r/s V=80 000=m/s 工作台每分钟进给量为 =10 60=120 mm/表 5 =118 mm/实际的每齿进给量 118/10 60=mm/z 、检查机床功率 根据资料所知： 491、 =10、 0d=80n=750 r/M F C =算 000=W W 可知机床功率能够满足要求 、基本时间（两端加工） 查表 2( 2(l+l1+ 0 90 且式中 l=2032 =118 mm/ 2（ 20+13+2） /118=5.4 s 取 36 s 每端走刀 2次： 2 36=72 s 3、 工序号 04： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 12 - 本工序为钻 16 32孔。包括：钻、扩、粗铰、精铰孔、倒角 1 45。根据资料选用 式钻床加工，选标准高速钢直柄机用铰刀： 0、 0 =15、 5。 、钻孔： 确定进给量 f 因为深度为 32大 ，宜采用自动进给。查表 5f=mm/r 由表 5得 f=mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5头后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=60 确定切削速度 V 查表 2： 0、 m= 且 d=15 公式计算： m/1000/15=468.4 r/据查表 5取 n=400 r/r/s 则 V=15 000=m/s 钻孔基本时间 (l+l1+、取 5mm,f=mm/r、 n=s 则 （ 32+5+5） / 取 9s 、扩孔： 确定进给量 f 因为深度为 32大，宜采用自动进给。查表 5： f=.1 mm/r 由表 5f=mm/r 选择扩孔钻磨损标准及耐用度 查表 5孔钻后刀面的最大磨损量为 钻头直径 d=15 T=30 确定切削速度 V 查表 2： m= 且 d= 公式计算： 购买后包含有 纸和说明
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