拖拉机倒档拨叉的机械加工工艺规程及夹具设计（全套含CAD图纸）
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可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论 J. 国巴斯大学机械工程学系 摘要 在夹具安装阶段，夹具组件的精确测量能力决定其精确性，尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调，对于敏感元器件及组件而言，以牺牲产品质量来提高速度是不明智的，例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的，为了要尽量少用，这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受 性预算。在航空航天工业中，灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性，可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点，这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位，影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。 关键词 :可持续性夹具；夹具安装；校准不确定性；夹具的监测；计量； 可重复使用的夹具 1 引言 质量和可靠性等因素 早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内，近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性，能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法，就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间，那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置，以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品，在计算机辅 助软件上就能估算出其主要的花费需求，否则，在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业，因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年 1。然而，它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施，尤其是大尺寸产品的制造，如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准 困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统，都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。 2 相关工作 型零件的制造和装配 通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的，先进行粗加工，然后精对准和夹紧。在这个阶段，一方面是准备用于加工高精度的关键所在，然而，这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的 2。制造业和 这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产，在航空航天工业、高开销的情况下，每个产品将会出现。在设计和制造夹具上，已经有了许多尝试，以便于能够持有许多种组件的变种。然而，这方法是不可行的，因为敏感或关键的零部件完全是由它们的 高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较，可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式，可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障，例如夹具和固定装置由于疲劳和 塑料变形就是一个终止其服务的主要原因，发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具，其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说，在制造变种零件停止不久之后，与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序，但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性 5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法，可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。 如图 图 型的大型夹具元件 用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点，这些夹具应该在制造前就被订购，在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型，大型夹具有一些共同的元素，包括一个主框架、内在的框架，有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件，如钳、套管、皮卡和可调螺丝 表 1。 性夹具 开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定，只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看，大 多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来，然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元 件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近，所以这种方法是最能降低夹具成本的。 根据组件的变化水平和工作类型的需求，每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益，这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如，在可能的情况下，皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种，甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能 保证所需夹具的可用性。另外，这些夹具的存储需要很少空间，因为拆除所有模块是可能的，通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具，因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活，比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实，这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决，这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。 图 具与汽车行业中的可重构组件 大量的体积 计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间，这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。 夹具的安装通常开始形成机架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装，从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表 1 显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点，它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可 以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下 应用，从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定，在夹具的安装过程中需要做以说明。此外，激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话，多个跟踪职位都可以使用，在实际测量活动中，其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量，这些给定的分散的特征值是合理的，这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话 说，它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。 具理论比较 为了用于多种生产装置和组装应用，在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式，然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的，所以可能会是非常昂贵的 9。 无论成本和目的如何，制造和组装过程都可以完成，要么不使用夹具，要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表 2 对它们的典型应用的这些方法做出了比较。 固定框夹具通常用于重型应用上，它们更适合于应用在能够减 轻花费开销的大量产品上。 对于制造业和大型组装及复杂产品来说，柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中，以及低容量产品的情况下，制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外，柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中，会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较，这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要，因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向，通过回收使用系统的组成部件，为相关项目的工装费用降低了项目成本。 表 于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器 仪器 辅助部件 测量类型 接触式 非接触式 图像 激光跟踪仪 赛立信探头 是 T 型探头 是 激光雷达 球形目标 是 摄影 目标 是 光投影 是 关节臂 三坐标测量机 基于激光扫描头 是 接触探头 是 性夹具的安装 本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战，尤其是当定位公差比较小时，柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。 给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为 5m 4m 3m 的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换，其都是为了定位不同的零部件。 根据其复杂性，一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外，在每一个级别的基本水平， 也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上，机器系统会进行多项任务，比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据，会确保后续安装达到预期的公差要求。 试辅助柔性夹具的安装 柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习，在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程，是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在 1，然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时，在 差内，它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下： 在出厂时设置初试参考结构； 测量初始参照系； 安装基地或其位置的主框架； 安装脱机内结构； 安装控股和定位； 在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。 底座上安装内框； 重点定位元件的精细调整和紧固； 核查参照系和夹具； 对于夹具关键位置的服务监测。 这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说，在设计变化略有变化的情况下，一些下面的操作将被忽略。 表 同夹 具理念之间简明的比较 典型特征 固定框架 柔性夹具 夹具 应用 大批量产品 小批量产品 样机 优点 唯一性 可重复性 可重构性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 刚度 非常高 刚性不确定 低 缺点 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 难以在每一个安装中定位 难以进行 成本 非常高 中等 低 生产时间 长 中等 短 性夹具的安装 柔性夹具安装过程中采取了以下阶段： 安装夹具的主框架； 移动单元和子系统组装； 夹具内框架在夹具装配中的安装； 皮卡和夹具的装配。 主框 架通常是夹具的骨干。因此，它一般不会改变外形，和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件 较大元素的重新排列，也会更进一步节约时间和成本。图 3 显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中，假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的，然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。 图 性夹具的测量辅助安装程序 在夹具安装过程中，它可能需要用到多个测量 系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。 在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则，每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在 10 倍，甚至比所需的耐受性更好。换句话说，如果组件公差指定至 夹具定位精度至少应为 柔性夹具安装的最佳做法如下： 一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选，以减少测量的不确定性； 应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地； 在每个夹具的 大节上，为更好地具有跟踪和可重复性，可以附加多个球式反射跟踪系统； 夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分，以减少定位误差； 内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。 由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位，则不确定性被定义为胶 8。这里的不确定性来自两方面的审查，首先是与测量过程中有关的，其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素，如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差 、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶 8的定义，测量结果应伴随着它的不确定性说明，这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器 10、 11。 夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器，夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分，是这个问题变得更加复杂。 仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减 少过度使用公差预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间有着直接的关系。然而，整体的成本也应该被考虑在内。高数额的零部件有更长的使用寿命。换句话说，质量特征接近平均值是，在使用过程中会很少失效。朝六个方向靠近在安装时是很必要的，然后是在高精度夹具和敏感部位上的可重构、柔性夹具及夹具的监测。 柔性夹具适用于组装和在加工部分有不同的设计和几何参数。尤其是当这些部件之间的设计变化小时，这种类型的夹具被证明是具有成本效益和快速的解决方案，这是因为它可能会通过夹具重新配置到一个新的产品或组件的变种上。然而，当所 需的零件盒装配的设计完全不同时，可能需要不同尺寸夹具组件的完整地重排，因此，在设计一个新的零件和重组夹具的拓扑结构时应该考虑到要便于减少夹具的安装和重新配置的时间以及成本，并最大限度的重用现在的组件在当前的装配中。 一个柔性夹具有许多种装配方式，是由于其灵活性。在正确的安装顺序下选择合适的组件，可以最大限度的节约成本和时间。本次选择的过程中应该对未来产品的夹具的潜在的重用予以考虑。在产品不断变化的情况下，计划和设计夹具框架是很重要的。使用定制的夹具、紧固件、轴套和其他夹具元件都是降低成本的关键问题。 仿真软 件和工具的广泛使用，可以减少返工和浪费夹具材料相关的成本。例如测量仪器，其目标点之间的视线检查就会使用这些软件来辅助。图 4 显示了柔 性夹具安装在测量仿真软件中的第一个阶段。由于夹具正在兴建的模拟的效益越 来越明显，因此它可以突出仪器与目标测量点的水平视线的问题和不确定性。 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要 协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 图 量辅助夹具安装的模拟过程 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性 ，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 总 结 零件和装配体应该以尽量减少夹具成本的方式来设计，以满足使用标准组件。如果在夹具更新至下一产品时提前思考，则其速度和成本可能会增加。在夹具和固定装置的设计上有强大的总成本、碳足迹及其可持续性。它往往要求生产出只有极少数的典型设计或产品，子系统或组件，以满足产品的变化和客户的需求。对于大型产品的几何尺寸超出几米夹具的可能会造成重大的开销。此外，一旦所需的零部件倍制造出来，这些夹具则会变得多余。常规回收多余夹具是不经济的。因此，找到增加夹具的灵活 性才是所需求的方法。 柔性夹具和夹具的概念已存于二十余年。然而它们的潜能还没有真正发挥，是由于其精度可可重复性的不确定性。高精度计量系统现在能够用来对夹具进行初始安装和服务。然后使用该系统有可能重新设定夹具元素使其精确到一个新的拓扑结构，以便于定位不同几何位置的组件，允许几次使用夹具。 本文提出了一种对于大规模柔性夹具及夹具初始定位和安装的通用的算法。计量辅助夹具安装的新概念被证明对复杂的设置和夹具的安装是有益的。当完全装配好时，夹具的稳定性可以通过慎重考虑和选择夹具几何位置上的关键点来予以保证。这种方法将 应用于大尺寸元件和产品的制造以及装配件，尤其是应用于航空航天和发电工业中。 G. et (, of 149 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to J. 50 to or of to is a of it is to a as on of In of a s if in to be of in of a 5. 6 to of on In a be by : of ) to is be in of in to of a of or a of or a of as ). he of is as as It is to on a of be to be In of at in a is it is to in a to be a of in to as be of of of in on of in of on a of to be is to be at in to of of D of on of or be in to of of a of of of in a In to of as it is to in of to in of ) as is 51in in as of of of to of in : ) a of in of up to be to of of of or to as be of to of a of of 7. of a of be in be to or be a MR or in a of to be of be if be In be a of of to 8. is of or of a In it if a of a of in of in to be on of 9. of a or be no or or a of a of of in of of In as as be In to of a to to of of of is a . 52 of to is as it is in in of by a to of : of MR 9 9 9 9 9 9 9 3 he to be in in of in be a be in to of by on of an in of a m x 4m is in a is of is in or it is a of an a a on a to of at be or to in to In an as is of of of be in of of of is to to is In of mm at of of 1. in . of . of or in . of 5. of . of in on . of on 8. of 9. of 0. in of on to of to in of 53in of be : A ow in to he 1. of of . of . of on . of on is of is a of it in as as or of as of of of in in of of In it is of in of a of to in a of is of is : . 54 In it be to or a to of on d 大 学 名 拖拉机倒档拨叉 机 械 加 工 工 艺 卡 片 学 生 ： 指导老师 ： 学 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： “倒档拨叉”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12 月 5 日 任务书 设计题目 ： “倒档拨叉”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计 设计要求 ： 1. 制订零件机械加工工艺，填写机械加工工艺过程卡一张， 设计夹具工序的 工序卡一张 2. 设计指定工序的专用夹具一套，绘制夹具装配图及零件图 3. 编写机械制造工艺课程设计说明书一份，不少于 2 万字 设计内容： 1. 对零件进行工艺分析，绘制零件图 2. 选择毛坯制造方式 3. 制订零件机械加工工艺路线 4. 指定工艺装备设计 5. 编写设计说明书 班 级： 学 生： 指导教师： 系 主 任： 20*年 9 月 6 日 目 录 序言 1 一 . 零件的分析 2 件的作用 2 件的工艺分析 2 二、工艺规程设计 3 定毛坯的制造形式 3 坯设计 4 面的选择 5 订工艺路线 6 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 定切削用量及基本工时 10 三、夹具设计 18 题的提出 18 位基准的选择 19 削力及加紧力的计算 20 位误差的分析 21 紧元件的强度校核 21 具设计及操作的简要说明 23 参考文献 25 序 言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对 所学各课 程的一次深入的综合的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它 在我们四年的大学生活中占有重要的位置。 就我自己而言，我想通过本次的课程设计能使我的专业知识有进一步的 提升。通过本次课程设计： 1、通过课程设计，使我加深对所学理论的理解。 2 、培养从事实际工作的方法和步骤 (如优选设计方案、编制设计说明书、 列出计算过程和结果，并进行讨论和分析等 ) 。 3、进一步提高利用技术资料、运算和绘图的能力 ;增强学生运用计算机的能力及外语的能力。 4 、培养实事求是、认真、 严谨的科学态度和刻苦钻研不断创新的精神。 5、巩固所学到的理论知识，提高解决工程实际问题的能力。 对于我们即将毕业的工科学生来说，我希望能通过这次课程设计对自 己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为振兴我国的机械行业，为了中华民族的伟大 复兴打下一个良好的基础。 由于能力所限，在设计中尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 一、零 件 的 分 析 （一）零件的作用 题目所给定的 零件是拖拉机变速箱中的倒档拨叉，它位于倒档拨叉杆 上，主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给倒档拨叉，拨动倒档同步 器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行；二是在倒档拨叉上有一个 配合槽，与其他零件配合装配，在拨叉转动时带动其运动。零件上 孔，装配在倒档拨叉杆上，用螺钉固定保证拨叉和拨叉杆的相对位置。 宽 17圆形叉口拨动同步器。 （二） 零件的工艺分析 从倒档拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面 之间也有一定的位置要求，现 将这两组加工面分述如下： 1. 以 为中心的加工面 这一组加工面包括：一个的 以及对其倒角，宽 17槽口，在 所在的轮毂上钻两个孔并攻丝，规格为 来做为固定倒档拨叉和拨叉杆之用。 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的侧面，铣叉口内圆面，内圆面所在的圆弧半径为 这两组加工面之间有一定的位置要求： （ 1） 口对 的轴心线及 口中心 线位置公差 （ 2）叉口侧面和螺纹孔中心线的位置要求是 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，我们可以先加工其中一 组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的 位置精度要求。 图 “拖拉机倒挡拨叉 ”零件工艺分析示意图 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目 ： “倒档拨叉”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计 设计要求 ： 1. 制订零件机械加工工艺，填写机械加工工艺过程卡一张， 设计夹具工序的 工序卡一张 2. 设计指定工序的专用夹具一套，绘制夹具装配图及零件图 3. 编写机械制造工艺课程设计说明书一份，不少于 2万字 设计内容： 1. 对零件进行工艺分析，绘制零件图 2. 选 择毛坯制造方式 3. 制订零件机械加工工艺路线 4. 指定工艺装备设计 5. 编写设计说明书 班 级： 学 生： 指导教师： 系 主 任： I 前 言 毕业实习是在我们正式开始毕业设计前进行的，要求我们深入到生产实践中对生产制造有一个感性的认识。它是 为了 使人们各自 对 自己的 毕业设计课题有更深刻的认识，为以后做好毕业设计做好充分的准备， 让我们围绕专业及设计课题进一步了解与之有关的实际情况，进行资料的收集，为解决课题任务提供必要的条件，对此我们进行了毕业设计课题调研实习。这次毕业生产实习是我们大学阶段最后一次实习，通过让我们学生深入生产实践和社会实践一线来对自己的毕业设计课题有更加深刻的认识，从中了解实际工作过程和生产或社会需求过程，结合所学过的理论知 识，从而达到所学理论知识与实践经验相结合的目的。 此次毕业实习我们主要是实地考察调研，在毕业设计导师的带领下观察研究与课题相关的技术设备运行情况，并请企业技术人员介绍相关专业知识，同时向毕业设计导师和现场操作人员学习请教相关知识，以便加深对毕业设计课题的理解，从而提高到理论的高度来研究、分析、找到解决问题的关键所在。为以后的设计提供资料和积累宝贵经验，避免走不必要的弯路。 毕业实习的目的和任务有：首先，学习机械制造工艺知识，了解机械制造生产过程。在毕业实习中，我们主要是学习和了解各种主要加工方法及其所用设备的结构和操作方法。通过实地观察学习车间里各种机器的工作原理，这些实践知识是巩固我们的理论专业知识和解决毕业设计中遇到的一些问题起着不可替代的作用。第二，培养我们的实践能力，通过与工程师的交流了解作为一名机械工程师所要具备的素养和知识。让我们初步确定自己的方向和目标，并为自己的工作道路确定一个起始点，从这个起始点开始自己的工作历程。第三，进行思想作风教育，培养我们学习一些管理方面的知识。增强我们的劳动能观念，增强组织性，爱惜国家财产，建立经济观念和质量意识，培养理论联系实际和一丝不苟的科学作风等，这些都是当前 高质量人才全面素质不可缺少的重要组成部分。本次毕业实习就是让我们理解这些，并且向着高素质人才的目标前进。 设计创新与工艺创新是相互关联和密切联系的。事实上，工艺创新愈深设计创新就愈活跃。也就是只有进行大量的实践活动，通过实践活动多看，多思，多问，从而丰富和开拓自己的理论知识进而促使设计能力和设计创新能力的进一步提高，由此更加体现接了实习（即实践）的重要性。 实习期间， 在老师的带领下， 我们参观了郑州纺织机械有限公司和河南新飞电器有限公司，在郑纺机我看到了我的毕业设计课题所涉及的设备和零件 。 录 1 河南新飞电器有限公司 . 1 司简介 . 1 飞冰箱 . 1 新飞模具中心 . 3 飞空调 . 3 飞冷柜厂 . 4 习内容 . 4 氟冰箱生产基地 . 4 体侧板生产车间 . 5 体内 膜加工车间 . 5 具中心 . 5 鲜盒加工车间 . 6 氟冷柜生产基地 . 6 2 郑州纺织机械股份有限公司 . 7 司简介 . 7 习内容 . 9 3 课题调研 . 13 题分析 . 13 期目标的可行性分析 . 13 计中需要完成的工作 . 14 4 实习总结 . 14 参考文献 . 15 1 1 河南新飞电器有限公司 公司简介 河南新飞电器有限公司是以冰箱、冷柜、空调为主导产品的 现代化白色家电制造企业，中国最大的绿色冰箱生产基地，中国冰箱、冷柜行业前两强。因出色的无氟与节能技术而被公认为中国家电绿色品牌。自 1984 年建立以来，经过 27年的发展，新飞已发展成为拥有 1 个中国驰名商标和 2 个中国名牌产品的中部六省首家进出口免验企业，产品远销全球 80 多个国家和地区。近年来新飞的经营业绩突飞猛进，产销量、利润等主要经济指标连年呈两位数递增，成为同行业效益最好，发展最快、最稳健的企业之一。 新飞公司率先通过了 际标准质量体系认证和 境管理体系认证，消除国际绿色贸易壁 垒，与国际安全质量环境管理体系接轨，成为中国屈指可数的 双保 (质保 +环保 )企业之一。新飞还先后通过美国 国 共体 拿大 本 大利亚 一系列国际认证，成为世界级合格商品供应商。 新飞注重科技队伍建设和企业技术创新。新飞国家级技术中心已发展壮大为三个研究所、一个国家级实验室和一个产品创新与设计中心、企业博士后科研工作站、西安交大新飞节能技术研究所和工业设计所等校企产学研全面合作的完整技术创新体系，各类专业人才 1800 多名，专职技术开发人员 400 多名，中高级职称 200 多名 ，硕士 60 多名，博士 9 名，形成了一支实力卓越的创新团队。而新飞通过与西安交通大学、郑州大学等知名学府在人才培养、技术创新成果共享等产学研全方位的合作，为新飞的技术创新注入新鲜血液，增添新的动力；新飞并通过起草我国乃至世界首个杀菌电冰箱标准，成为中国标准化协会标准，开启了中国健康保鲜冰箱的新纪元。 2009 年 4 月，新飞首家批量上市的 超节能冰箱代表了当今节能技术最高水平，新飞始终走在中国制冷业环保节能的前列。 飞冰箱 自 1986 年 新飞公司 投产电冰箱以来，新飞冰箱已从投产之初的一个系列、三个品种发 展到现在的 80 大系列 1000 多个花色品种，产品涵盖直冷、风冷、风直混合制冷、无氟制冷、半导体制冷等多个领域，各项性能指标均居国内同类产 品先进水平。 特别是 1996 年 1 月，新飞投资 元建成国内第一条最大的年产 60 万台双绿色、环保型、全无氟冰箱生产线。使新飞抢占市场先机，在全国首家大批量推出全无氟冰箱，其卓越品质吸引了广大消费者，使新飞在全国掀起 2 了一场史无前例的绿色消费浪潮，当年一举跃入行业 “ 前三强 ” 。 2009 年 4 月新飞 超节能冰箱下线并批量上市，此冰箱日耗电仅相当于一个 10 瓦灯泡的能耗，成为国 内冰箱市场能耗最低的节能产品。 电冰箱由制冷系统、电控系统和箱体及附件等三部分组成。 (1)压缩机组：包括压缩机和电动机； (2)冷凝设备：冷凝器、蒸发水皿加热管、门防冻防露管； (3)冷却设备：蒸发器、间冷式中还有冷却风机和电动机。 (4)干燥过滤器； (5)节流元件：毛细管； （ 6)管道：排气管，回气管等； (7)制冷剂： 。 (1)温度控制设备：温度控制器、温控用电热器等。 (2)电机起动和保护器件：起动继电器、过热过载保护继电器、或带有起动和运行用电容器等 。 3)化霜设备：化霜时间控制器、化霜电热器、化霜防误动作加热器等。 (4)制冷性能补偿部件：温度补偿电热器、温度补偿指示灯、节电开关、双蒸发器连管加热器等。 (1)箱体由外壳、内胆、隔热层和箱顶饰板及柜组成。其中外壳常采用 1钢板磷化处理后喷漆或喷塑，或彩色钢板；内胆由 热层通常为充填的聚氨脂泡沫塑料。 (2)箱体由门板、门内胆、磁性门封和手柄及绞链 (门折页 )组成。其中 ,门板与箱体外壳一样 ;门内胆与箱体内胆一样 ;磁性门封由塑料门封条和磁性胶条组成 ,为 了节能还另设橡胶气囊二次门封。 (3)附件由搁架、箱内接水盆、果蔬盒、制冰盒、箱外接水盒 (或蒸发盒 )等组成。 电冰箱生产流程如下： （ 1）电冰箱外壳生产。电冰箱外壳由钢板通过全自动生产线一次完成。 （ 2）电冰箱内部件生产。其生产原材料为 料板，属于自动化成型生产。 （ 3）拼装线。该工序将由模具生产好的冰箱冷冻室和冷藏室等拼装起来。 （ 4）灌满发泡剂。发泡剂成分为环戊烷。 （ 5）检漏。如果检验不合格，将被退回检查原因或重新生产。 3 部分产品 ： 图 1分冰箱产品 新飞模具中心 新飞 电器有限公司模具中心是一家以设计制造轻工业非标准设备、高精密注塑模具、吸塑模具、发泡模具、冲压模具为主营业务的高新技术产业。 飞空调 2001 年 11 月，新飞年产 100 万台绿色空调生产线建成投产，标志着新飞正式向多元化进军。在雄厚的技术实力支持下，以节能为方向，新飞开发出了款式新颖、功能齐全、技术先进的 13 大系列 70 多个品种的空调产品，并先后通过了3C 认证、欧共体 际电工委员会 证等一系列国内国际技术认证，大大增强了市场竞争力。 部分产品 ： 图 1分空调产品 4 飞冷柜厂 于 1998 年在建成投产，冷柜成为新飞电器继冰箱之后的又一拳头产品。在国家级技术中心和博士后工作站强大的研发能力的支持下， 新飞冷柜厂 坚持高点起步，各项性能指标均居行业领先水平。 2001 年，新飞冷柜被国家质量技术监督局认定为首批国家免检产品； 2002 年， 新飞 冷柜厂 被 中国名牌战略推进委员会 认定为 中国名牌产品 ； 2003 年， 新飞冷柜厂 在 首届中国市场产品质量用户满意度调查 活动中，获得 最具竞争力第一品牌 荣誉称号； 2005 年，新飞冷柜蝉联 “ 中国名牌产品 ” 称号 。 部分产品 ： 图 1分冷柜产品 实习内容 氟冰箱生产基地 首先 ， 在马主任的带领下 我们就参观了居于新飞电器有限公司的无氟冰箱生产基地 。在工作人员的介绍下， 我了解到了无氟冰箱的工艺流程，那就是：总装上箱 总装上门 立箱 搬压机 紧固压机 船地线 温控插线 挂线 冲注 整形 检漏 通电进线 通电小修 通电检查 放探头 微机测试 电性测试，二次检漏 测试房出线，分流 包装。 提到发泡，我也了解到了原来用作发泡液的氟利昂已被现在的环戊烷所取代， 以前 用作制冷剂的氟利昂也已经被 取代 。 这些 改变 不仅对臭氧层没有破换，而且还大大提高了冰箱的保冷及制冷效果，从而降低了用电量。 立箱、搬压机、紧固压机、船地线、温控插线、挂线、冲注、整形、检漏、 5 通电进线、通电小修、通电检查、放探头、微机测试、（电性测试 ，二次检漏）、（测试房出线，分流）在二楼，包装在三楼，最后将包装好的成品再从三楼通过电梯输送到一楼，搬运工将其搬运到指定位置。 体侧板生产车间 这个生产车间的主要功能是对箱体的侧板进行最初的压平、切割。生产线很简单，其原理就和压面机一样，将进来的原材料压平 、校验， 然后 进行 切割，最后堆叠，铲车再将其运往无氟生产基地对其进行相应的操作。 体内膜加工车间 该车间和箱体侧板生产车间相似，是一条小型生产线， 但是自动化程度很高。箱体内膜原材料为板料， 工艺流程：配料 成型 切割 成品堆叠 。在气压作用下板料由机械手带到 生产线上，在电热丝作用下板料逐渐软化并到达箱体内胆模具处；之后由真空压力将塑料充入型腔，经过十几秒的保压作用将其送到生产线上，见过短时间的冷却，由机械手将其准确送到切边机床，再自动地切掉四周多余的边料并送到检测处，合格后便可以堆叠成品。然而 由于成型时设定的内膜板较宽，导致在切割工序中切掉的边角料过多，造成了原料的 过多 浪费。虽然说边角料还可以再加工，再利用，可是这样重复性的环节会浪费很多的人力和工时，还有搬运成本 。 如果能够对成型这一环节实现技术性的突破，实现零边角料浪费，那将对企 业来说，将节约一定的成本，提高效率。 具中心 在新飞模具中心，我们见到了许多实际生产中的模具以及相关的加工中心和机床，包括： 冰箱箱胆凸凹模吸塑模具 、 冰箱门胆凸凹模吸塑模具 、冰柜、 冰箱、柜箱门体发泡模具 ， 冰箱、柜箱门体发泡夹具 ， 各类大中型冲压模具 ， 各类大中型注塑模具。 塑料模具的组成零件按其用途可以分为浇注系统、成型零件、结构零件三类。将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道 、 分流道 、 内浇口 、冷料穴等结构组成， 是 由零件的浇注套，拉料杆等组成 的 。成型零件是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型 芯（成型塑件内部形状） 、 型腔（成型塑料外部形状） 、 成型杆 、 镶块等构成。结构零件是构成零件结构的各种零件，在模具中起安装 、 导向 、 机构动作及调温等作用。如导柱 、 导套 、 定模板 、 动模板 、模脚等 。 6 鲜盒加工车间 在马主任的带领下我们主要参观了新飞 飞鸿公司（十六厂）保鲜盒加工车间间，通过观察分析和技术人员的讲解，我对现实生产中塑料 模具的结构组成及塑料制品的注塑成型工艺 有了进一步的认识。 塑料注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程、制品的后处理。成型前的准备：原料的检验和预处理 、 嵌件的预热 、 料筒的清洗以及脱模剂的选 用。注射过程为：加料 塑化 充模 保压 倒流 冷却 脱模。制品的后处理：退火处理 、 调湿处理 以及检测维修处理 。 我主要观察了型号为 注塑机，模具在注塑机的带动下，往返运动。原料从料斗式干燥机进入料内缸，之后被加热加压，使其以液体的形式充满整个模具内腔，最后经过冷却定型，就得到所要得到的产品。在技术员的讲解下我了解到了该塑料注塑模的工作原理：注射成型前，模具在注塑机合模装置的作用下闭合并别锁紧。而塑料模都可以看成有以下一些功能相似的零部件构成：成型零件、浇注系统、导向零件、推出机构、侧向分型抽 芯机构、排气机构、冷却与加热装置、支承与固定零件。 氟冷柜生产基地 下午，我们来到了位于高新区的新飞冷柜厂，后来见到了负责人马主任，在他的带领下，我们进入了无氟冷柜生产基地，在生产车间我们首先看到的是冰柜箱体的制作流水线。其中包括：内胆的 制造 、外胆的 制造 、隔温层的 制造 （发泡）、门体发泡。 冰柜的内胆主要是一层带凸凹不平纹路的铝箔制成的，冷轧钢板 制成 ，表面经磷化与喷塑（或喷漆）处理。 隔温层的制作： 内胆与外胆组合送到发泡工段发泡，发泡的主要作用是保温。聚氨酯发泡塑料是在异氰酸酯 黑料、组合聚醚白料（以 1： 比例）的聚合反应中，加入发泡剂在 30 35温度下发泡而成，发泡时间不超过 300 秒。发泡剂为 环戊烷，这两种发泡剂都是环保发泡剂 。 门体发泡 发泡原理与作用和隔温层的发泡原理与作用相同。 箱体制作完成之后是冰柜的生产过程，在车间里的生产流程单上我们了解到冰柜的生产过程。 生产工序：紧固压机 封口焊 管路连接 焊焊焊 焊 焊 接温控线充注。 紧固压机：将压缩机固定在箱体底部压缩机由曲轴、连杆组件、活塞、气缸、 7 机体、转子和定子等部件组成要 由箱体、门体、制冷系统、电气系统及附件五部分组成。家用冰柜压缩机一般为全封闭压缩机，是将压缩机与电动机全部密封在机壳内。压缩机是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。活塞在气缸中所作的往复运动，可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个工作过程。 用焊把蒸发器、压缩机、冷凝器、干燥器、毛细管、蒸发器依次敢接起来，然后接上温控线，安装温控器和温度补偿开关及温度补偿加热器 a). 温控器：温控器对电冰箱内温度的控制是通过控制压缩机的开停来实现的，直冷式冰箱的温控器一般放在冷藏室内，通过制冷系统匹配来控制冷冻室温度。 b)度补偿加热器由电阻丝外覆绝缘层构成当环境温度较低时的温检开关，当低于 10时，冷藏室温度容易达到，此时停机时间很长，制冷系统是单一系统，冷冻室温度就达不到 当环境温度低于 4时，冷藏室温度低于温控器开机点，压缩机就不会启动。 充入制冷剂。 a)冷剂是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用 制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。 b)飞冰柜厂所用制冷剂主要有： c)600a 做制冷剂的优点： 1、 0 对臭氧层无破坏作用（环保）； 2、 0 温室效应系数； 3、节省电、制冷剂只有 0%； 4、制造工艺简单，成本低； 5、噪音低（工作压力低）最低 装上门体、配件及开关，高压气体蒸干水分。 接下来进行的是性能测试，它包括：氦检、氦检、高压检漏、制冷性能、二次检漏、电器强度、绝缘电阻、接地电阻、降 压启动、输入电流、泄漏电流、通电进线、通电测试、通电修理。 在整条生产线上， 5S 管理应用的淋漓尽致，但是有些环节的设计还是不合理，其中，我注意到了在侧板装线上胶带环节的侧板摆放位置与操作工操作位置设计不合理，它是将侧板放在操作工的右侧，而侧板倾向于操作工的方向摆放；我的设计方案是将侧板中间设置一个靠板，将侧板考向背离操作工的方向，这样拿取的时候就不需要移动很大的距离，完全可以节省动作，提高效率。 2 郑州纺织机械股份有限公司 公司简介 恒天重工股份有限公司（简称：恒天重工）位于郑州市高新技术开发区，是一家以生产纺织机械、通用机械及专用汽车为主的大型现代化企业。公司始创于 8 1949 年 11 月，前身是国营郑州纺织机械厂。 2002 年 5 月，改制成立为郑州纺织机械股份有限公司，完成工厂制到公司制的转变。 2010 年，根据中国恒天集团有限公司的战略部署和企业自身发展的需要，在中国恒天集团股份有限公司增资扩股后， 2 月 26 日，经河南省工商行政管理局批准，更名为恒天重工股份有限公司。公司注册资本金增至人民币 元。公司主要经营范围包括：纺织 机械及配件、器材制造、销售；纺织原辅材料，普通机械，木制品，建筑材料，纺织品的销售；设备租赁；实业投资；进出口贸易；铸造及特种工艺加工；纺织技术服务、咨询服务；棉花加工机械、环保机械的生产；汽车及配件销售；房屋租赁等。 恒天重工历经 60 年的发展，已成为我国装备制造业技术先进、装备精良、产品多样、辐射面广、成套性强的大型骨干企业和主要纺织机械出口基地。经过稳定而持续的成长与发展，公司业务范围得到不断拓展，在原有纺机业务的基础上，逐步拓展至载货汽车、特种汽车、通用机械制造等领域。 公司拥有中 国纺织机械行业首家国家认定的企业技术中心、是国家级制造业信息化应用示范企业、国家 863 计划 元技术应用工厂、河南省首家可承担军工生产任务的民品企业、河南省水泥散装车定点生产企业。是世界三大清梳联设备和三大涤纶短纤设备制造商之一，是全球最大的粘胶设备和浆纱设备供应商，唯一拥有提供各种非织造布工艺成套设备能力的重工企业。 9 习内容 图 2 梳棉机 原型 梳棉工 序的任务： 1、梳理：将小棉束、小棉块梳理成单纤维状态； 2、除 10 杂：除去小棉块内的细小杂质及带纤籽屑； 3、均匀混和：将不同 成分原棉进行纤维间的混和，并使输出品均匀； 4、成条：制成棉条。 我的课题是与刺辊有关，所以我更关注梳棉机上刺辊的部分。 给棉刺辊部分 一、给棉刺辊部分的机构 （一）作用：喂入棉层，刺辊对棉层梳理并除去杂质。 （二）给棉刺辊部分的机件及作用 1、尾架：放置棉棉卷；下部的斜槽是为了增大棉卷与棉卷罗拉的接触，以增大摩擦力。 2、棉卷罗拉：喂入棉层；表面有沟槽，以增大与棉层的摩擦力。 3、给棉罗拉：握持给棉；表面有沟槽，以增大与棉层的摩擦力。 4、给棉板：与给棉罗拉一起形成握持钳口，前端工作面便于刺辊梳理 。 5、刺辊：完成对棉丛的梳理。结构利用图片讲。 6、除尘刀：击落尘杂，调节落棉。 7、小漏底：托持纤维，排除短绒。 二、给棉刺辊部分的梳理作用 刺辊对棉层的梳理过程 1、梳理方式：给棉罗拉与给棉板握持棉层尾端，刺辊梳理头端。 2、梳理过程：可分为三个 阶段 （ 1）梳开阶段：棉束尾端被牢固握持，头端被刺辊高速梳理 梳束梳开； （ 2）梳理阶段：锯齿与纤维产生相对滑移与摩擦，产生梳理（纤维伸直、横向分
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