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机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 采煤机摇臂转矩轴 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 40 坯 种 类 锻件 毛坯外形尺寸 1094028 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 锻造 锻造 锻工 2 热处 理 退火处理 热处理 3 铣 铣左端端面钻中心孔 金工 用夹具，中心孔钻，端面车刀，游标卡 尺 4 铣 铣右端端面钻中心孔 金工 用夹具，中心孔钻，端面车刀，游标卡 尺 5 车 粗车各段外圆 金工 用夹具，中心孔钻， 90外圆车刀，游标卡尺 6 修研中心孔 金工 钳工 7 车 半精车各段外圆 车半径为 金工 用夹具， 90外圆车刀，专用车刀，游 标卡尺 8 车 精车 70外圆， 78外圆 金工 用夹具， 90外圆车刀，游标卡尺 9 车钻 钻 左端 20. 30， 50内孔，攻丝 金工 用夹具，麻花钻，丝锥 10 钻 钻扩右端 20孔 金工 用夹具，麻花钻，扩孔钻 11 铣 齿 铣 齿 M=4 z=22的齿轮 金工 用夹具， 铣 刀，公法线测量仪 12 检验 检验 质检室 13 入库 入库 搬运工 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 钻扩 20 孔 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 西安工业大学 产品名称 零件名称 采煤机摇臂转矩轴 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 10 钻扩 20 孔 40 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 01 专用夹具 乳化液 工位器具 编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 钻孔至 19 麻花钻 175 1 2 扩孔 20孔钻 68 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 毕业设计（论文）中期报告 题目 :采煤机摇臂转矩轴机械加工工艺与夹具设计 文）进展状况 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。用夹具装夹工件的有点有：能稳定地保证工件的加工精度、能提高劳动生产率、能扩大机床的使用范围、改善操作者的劳动条件、降低成本等。采煤机摇臂转矩轴是不常见的工程产品，因此在夹具设计应使用专用夹具。个人设计的 内容是采煤机摇臂转矩轴的加工工艺与夹具设计，在中期答辩之前我完成的内容如下。 善零件图 查阅资料，采煤机摇臂转矩轴的尺寸为：基本尺寸长度为 1086件图的结构如图 1所示。 图 1 零件图 艺规程的设计 采煤机摇臂转矩轴材料 采用优质 调质钢 40料用热轧圆钢 ，具有较高的力学性能，经过锻造之后，金属内部组织沿表面均匀分布，有较高的抗拉抗弯强度。 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准。精基准选择 方案是采 用 顶尖 孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面 及端面 ，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。 由于生产类型为中批生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提高生产率，除此以外，还降低了生产成本。 工艺路线方案： 工序 1：车左端面，打中心孔。 工序 2：车右端面，打中心孔。 工序 3：粗车各段外圆柱面。 工序 4：精车各段外圆柱面。 工序 5：钻右端面 20的孔。 工序 6：钻左端面上 20 的孔， 10的孔和 30的孔，并扩 60 的孔，以及攻螺纹 工序 7：粗铣花键，并磨花键。 工序 8：去毛刺。 工序 9：检验。 20的孔夹具 根据实用机械加工工艺师手册选用立式 臂钻床，已知要求此孔的直径为 20度为 55糙度 确定进给量 f：根据切削手册可知，当钢 b800 20，f=r。根据 取 f=r。 切削速度：根据切削手册查的切削速度 v=18m/ 所以 000v/ d=1000*18/ *20=286r/据机床参数，取 40r/实际切削速度为 V= 000= *20*240/1000= 切削工时 l=55mm,mm,动时间为： tm=l+l1+l2/5+9+3/240* 图 2 磨床夹具 图 文翻译 经过查找，查阅词典及相关文献，完成外文文献的翻译。 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 在中期 答辩之前，经过查阅相关资料和导师的悉心辅导，完成了一套钻床夹具的设计。在夹具设计过程中还存在很多问题，制图软件的不了解，夹具的组成不熟悉，许多相关的参数不会选取，不能够独立的查阅相关资料。为解决问题，在设计过程中，查阅了学过的课本，以及机械加工手册、机械加工工艺手册等书籍，对 图的深入学习，在学习过程中仍然存在很多问题，我还向同学和老师求教，使我的设计进一步的完善，学习是一个漫长的阶段，需要不断的发现问题，然后解决问题，本次设计使我学到了很多在课堂上老师没有讲到的知识，通过努力的学习使我遇到问题能够很 快的解决，不断进步。 接下来的任务是完善这一套夹具的二维图，包括论文的撰写、尺寸的计算、二维图纸的标注，以及零件图的绘制。然后继续设计出加工花键轴的铣夹具，计算切削用量和基本工时等，绘制部分零件工程图，制定工艺卡片等工作。最后，再对毕业论文即说明书的书写计算，为毕业答辩做准备。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 采煤机摇臂转矩轴机械加工工艺与夹具设计 开题报告填写要求 1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 3开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇），文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献 ”应按附件中参考文献 “注释格式 ”的要求书写。 4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例： “2008 年 11 月 26 日 ”。 1 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 目背景 采煤机的截割动力是由电动机通过转矩轴传给一轴齿轮，再由其他直齿轮和行星齿轮等传递给截割滚筒的。其中，采煤机的转矩轴不仅起到传递动力的作用，而且还承担过载保护的作用 3。在实际生产应用中，为确保采煤机摇臂电机的长久使 用，扭矩轴需要在达到一定的载荷时断裂 ,而又得保证在正常载荷下能有一定的强度。当设备处于超载工作时 , 转矩轴自身会首先受到损坏 ,使整个传动链断开 ,以保护其他传动元件。 采煤机转矩轴轴的结构较规则，两端采用渐开线外花键联接，主要加工表面有圆柱面、渐开线外花键、螺纹，采用一般的加工方法即可，但有些表面要求精度较高，需进行磨削才能满足要求。 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则包括两方面，一是工序分散原则。工序内容简单，有利 于选择最合理的切削用量，便于采用通用设备。二是工序集中原则，工序数目少，装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面，易于保证这些表面问的相互位置精度。 通常情况下我们会选择在夹具底座下方安装两个定位键，而且要最大限度地拉大两个键之间的距离，这样可以有效地提升精度。定位键安装夹具的固定是通过铣床工作台上的 用螺栓将其牢固地固定在铣床工作台上。 究意义 传统的转矩轴设计主要的根据是设计者的经验并结合扭断试验。用这种方法设计出来的转矩轴 常发生过载时未及时破坏的现象 ,起不到保护传动系统的作用；或转矩轴过于脆弱 ,在采煤机正常工作时就提前破坏 ,而不能发挥各传动件强度潜力的作用。在以往的研究中，很多学者对摇臂转矩轴也进行了分析，但是只是简单地改变安全槽的形状（ 4种形状），并没有结合扭转静强度安全系数进行分析，这样就疏漏了很多情况且无法保证扭矩轴在达到一定的载荷时发生断裂，所以在研究时应该结合安全系数进行对比计算，改进加工工艺，减少中间换刀环节，对夹具的设计进行改进，可以提高加工精度，以保证采煤机扭矩轴的作用起到更好的效果。 内外相关研究 情况 在转矩轴的国产化研制中采取合作的办法 ,由矿方负责提供有关的技术资料 ,制作方负责研制及检验 ,由矿方进行工业性试验 ,确认其使用效果。对 煤机转矩轴进行国产化研制时 ,选择合适的材料 ,如 40进行详细的强度计算。在制造及热处理等方面采取严格的工艺措施 ,确保了转矩轴的性能与原产品的相同。国内对转矩轴的加工工艺与夹具借鉴了国外的先进技术并加以改进，中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序，修研中心孔一般在车床上用金刚石或 硬质合金顶尖加压进行。在加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证机械性能和加工精度。零件在加工过程中夹具的固定定位也是很重要的，定位的不准确直接可以影响到零件在加工中的各段精度。 国外的扭矩轴相对来说也是比较发达的，同时采煤机的功率在不断的提高，在总功率的不断 提高前提下，对各个零部件的功能要求也不断提高，所以对采煤机摇臂转矩轴的材料及结构也有很高的要求，不断改善各重要部件的性能要求和加工工艺。国外对转矩轴的材料选择也有很多种，主要还是优先选用优质调质钢。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究 方案、研究方法或措施 究的主要内容 1）熟悉采煤机摇臂转矩轴机械加工工艺与夹具分析设计过程、结构特点及在采煤机中的工作原理； 2）采煤机摇臂转矩轴结构设计和加工工艺，进行强度校核； 3）提交装配图、零件图、三维图、工艺卡片、设计说明书等相关设计分析结果。 究方案、研究方法或措施 图 采煤机转矩轴的结构图 首先采煤机扭矩轴的基本结构是一空心的外花键轴 ,在轴的一侧有 以产生缺口效应，即对安全槽形状设计及参数确定。转矩轴 在正常工作时受轴向力，可见转矩轴的失效形式主要是卸载槽的断裂，在实际生产应用中既需要充分发挥其传动强度，又需要保证其起到过载保护的功用，安全槽的设计成为摇臂扭矩轴能否应用到实际生产中的关键问题。现在工程机械中常使用的安全槽的形状是 V 形槽、矩形槽及梯形槽，保证深度一定、载荷与约束不变的情况进行分析，以获得安全槽的最优形状 2。 采煤机转矩轴材料 采用优质 调质钢 40料用热轧圆钢 ，具有较高的力学性能，经过锻造之后，金属内部组织沿表面均匀分布，有较高的抗拉抗弯强度。先从两端面为起 始工序进行加工，为后续的加工提供基准。该工件的加工精度要求较高，因此加工阶段划分为 :粗加工、半精加工、精加工、磨削四个阶段。粗基准选择外圆柱面为粗基准，精基准要以两中心孔为精基准，采用两顶尖装夹定位，便于位置精度的保证，为后续加工提供精基准。其加工工艺路线为：锻件 粗车左右端面 半精车左右端面及倒角 粗铣外花键 修研孔 磨各轴段外圆 - 去毛刺 在加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，还应保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计 质量，将直接影响被 加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起着重要作用。定位基准的选择也显得很重要，在对孔加工前，对外圆柱面进行粗铣加工。孔的轴线间有位置公差，选择左端面为定位基准进行钻孔加工，从而满足轴线间的位置公差要求。 3 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题研究的重点在于采煤机转矩轴在整个采煤机中起着很大的作用，对轴的性能要求也很高，所以要选用较好的材料与加工工艺对提升采煤机转矩轴的尺寸精度和性能要求至关重要。首先对 采煤机扭矩轴 的加工工艺进行研究，对强度要求进行核算，设计出扭矩轴的夹具。 搜集阅读关于采煤机转矩轴的加工工艺与夹具设计的文献与文章，初步认识采煤机转矩轴在工作中的作用，对国内外采煤机的现状与发展有了一定的了解，以便后期对采煤机转矩轴的加工工艺路线和夹具设计做好工作。 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 1：选题、收集与采煤机摇臂转矩轴加工工艺和夹具设计方面的资料、文献； 第 3：通过文献阅读，对采煤机摇臂转矩轴加工工艺进行分析，并完成开题报告； 第 5：对 采煤机扭矩轴的思路进行确定 、设计方案与框架确定、编写加工工艺； 第 7：各夹具的设计计算、 定位分析、分析设计中存在的问题并完成中期报告； 第 9：绘制各夹具的装配图、部分零件工程图； 第 12：完成论文撰写与装订和图纸的打印； 第 14 周：送论文评阅，准备答辩； 第 15 周：论文答辩。 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 20 磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导 ： 年 月 日 参考文献 1 刘春生 ,靳立红 ,闫晓林 J2009,37（ 9） :1 2. 2赵丽娟 ,周宇 J2009（ 5） ： 111 114. 3 武文虎 ,杨兆建 ,范秋霞 J2012. 4吴卫东 ,郭昌利 ,李华亮 J黑龙江科技学院 机械工 程学院 ,2012. 5伊茂森 N2004. 6卢济武 J2004. 7 高平 ,董立松 ,张文波 N2010. 8 刘春生 ,侯清泉 J2001(3). 9 郭生龙 J司设计院 ,2011. 10 胡正寰 ,杨翠苹 ,王宝雨 N院 机械工程学报 ,2012. 11 张军辉 状以及发展 J煤炭科学研究院 ,2008. 12 黄洪根 J苏州工业职业技术学院精 密制造工程系 ,2013. 13 吴卫东 ,廖文和 J盐城工学院 , 2013. 14 张国政 ,韩江 ,陆爱明 J合 肥工业大学机械汽车学院 ,2011. 15 张欣 ,张枢 J尔滨煤矿机械研究所 ,2002. 16 李育锡 M2007. 17 任东澜 ,张晓鹏 J原技术转移促进 中心 ,2012. 18 as a 980. 19 “to in of 2009. 20 of 8 of 本科毕业设计 (论文 ) 题目： 采煤机摇臂转矩轴机械加工工艺与夹具 设计 I 采煤机摇臂转矩轴机械加工工艺与夹具设计 摘 要 本次设计内容 介绍了采煤机摇臂转矩轴的机械加工工艺以及两套夹具的设计。 转 矩轴 机械 加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专 用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 ：工艺；工序；切削用量；定位 he of on of of is as as on in to is on to a of is on to as as in to 录 1 绪论 . 1 煤 机摇臂转矩轴课题背景 . 1 内相关研究情况 . 1 课题研究主要内容 . 2 2 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 3 毛坯的确定 . 5 定毛坯 的制造形式 . 5 坯形状及尺寸 . 5 4 拟定加工工艺路线 计 . 7 准的选 . 7 基准选择 . 7 基准选择 . 7 定工艺路线 . 8 5 零件加工工序设计 . 10 造 . 10 火处理 . 10 左端面，钻中心孔 . 10 右端面，钻中心孔 . 11 车各段外圆 . 12 精车各段外圆 车半径为 部分 . 13 车 70 外圆， 78 外圆 . 13 齿 M=4 z=22 的齿轮 . 14 纹底孔，车左端 20， 30， 50内孔，攻丝 . 15 扩右端 20孔 . 16 6 铣床 夹具设计 . 18 述 . 18 床夹具的概念 . 18 床夹具的组成 . 18 床夹具的分类 . 19 题的提出 . 20 位基准的选择 . 20 件的定位 . 21 件定位的基本原理 . 21 见定位方式及定位元件 . 22 紧装置的组成及基本要求 . 22 削力及夹紧力计算 . 23 位误差分析 . 24 具设计及操作简要说明 . 25 7 夹具设计 . 26 题的提出 . 26 位基准的选择 . 26 削力及夹紧力计算 . 26 位误差分析 . 27 模板类型的选择 . 28 向装置的设计 . 30 具设计及操作简要说明 . 32 8 总结与展望 . 33 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪论 煤机摇臂转矩轴 课题背景 采煤机的截割动力是由电动机通过转矩轴传给一轴 齿轮 ，再由其他直齿轮和行星齿轮等传递给截割滚筒的。其中，采煤机的转矩轴不仅起到传递动力的作用，而且还承担过载保护的作用 1。在实际生产应用中，为确保采煤机摇臂电机的长久使用，扭 矩轴需要在达到一定的载荷时断裂 ,而又得保证在正常载荷下能有一定的强度。当设备处于超载工作时 , 转矩轴自身会首先受到损坏 ,使整个传动链断开 ,以保护其他传动元件。 采煤机转矩轴轴的结构较规则，两端采用渐开线外花键联接，主要加工表面有圆柱面、渐开线外花键、螺纹，采用一般的加工方法即可，但有些表面要求精度较高，需进行磨削才能满足要求。 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则包括两方面，一是工序分散原则。工序内容简单，有利于选择最合理的 切削用量，便于采用通用设备。二是工序集中原则，工序数目少，装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面，易于保证这些表面问的相互位置精度。 通常情况下我们会选择在夹具底座下方安装两个定位键，而且要最大限度地拉大两个键之间的距离，这样可以有效地提升精度。定位键安装夹具的固定是通过铣床工作台上的 用螺栓将其牢固地固定在铣床工作台上。 内相关研究情况 在转矩轴的国产化研制中采取合作的办法 ,由矿方负责提供有关的技术资料 ,制作方负责研制及检验 ,由矿方进行工业性试验 ,确认其使用效果。对 煤机转矩轴进行国产化研制时 ,选择合适的材料 ,如 40进行详细的强度计算。在制造及热处理等方面采取严格的工艺措施 ,确保了转矩轴的性能与原产品的相同。国内对转矩轴的加工工艺与夹具借鉴了国外的先进技术并加以改进，中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序，修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 2 金顶尖加压进行。在加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证机械性能和加工精度。零件在加工过程 中夹具的固定定位也是很重要的，定位的不准确直接可以影响到零件在加工中的各段精度。 课题研究的主要内容 传统的转矩轴设计主要的根据是设计者的经验并结合扭断试验。用这种方法设计出来的转矩轴常发生过载时未及时破坏的现象 ,起不到保护传动系统的作用；或转矩轴过于脆弱 ,在采煤机正常工作时就提前破坏 ,而不能发挥各传动件强度潜力的作用。在以往的研究中，很多学者对摇臂转矩轴也进行了分析，但是只是简单地改变安全槽的形状（ 4种形状），并没有结合扭转静强度安全系数进行分析，这样就疏漏了很多情况且无法保证扭矩轴在达到 一定的载荷时发生断裂，所以在研究时应该结合安全系数进行对比计算，改进加工工艺，减少中间换刀环节，对夹具的设计进行改进，可以提高加工精度，以保证采煤机扭矩轴的作用起到更好的效果。 扭矩轴的加工工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中 既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 2 零件的分析 3 2 零件的分析 件的作用 采煤机 摇臂转矩轴的作用 是由电动机通过转矩轴传给一 级 齿轮，再由其他直齿轮和行星齿轮等传递给截割滚筒的。其中，采煤机的转矩轴不仅起到传递动力的作用，而且还承担过载保护的作用。 如图 图 零件图 件的工艺分析 工艺分析的目的，一是审查零件的结构 形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。该零件为中批量生产的大型零件，在生产时要注意： (1) 便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。 (2) 便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工表面及难加工表面等。 转 矩轴的工艺有 2组加工面的分别为 : 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 4 a. 以 外圆 为基准的加工面，这组加工面包括车右端面、钻中心孔，车左端面、钻中心孔且保证总长 。 b. 以端面 中心孔 为基准的加工面，这组加工面主要是 粗车各段外圆 ， 半精车各段外圆 车半径为 部分 ， 精车 70 外圆， 88 外圆 ， 钻 纹底孔，车左端 20， 30， 50 内孔，攻丝 扩铰右端 20 孔和滚齿 M=4， z=22的齿轮 。 5 3 毛坯的确定 定毛坯的制造形式 确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： (1) 零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。 (2) 零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。 (3) 生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。 (4) 生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应 积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。 (5) 充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。 采煤机摇臂转 矩轴零件的材料 4040可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。 坯形状及尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 6 表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。 锻 件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为 锻 件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 7 4 拟定加工工艺路线 准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 基准选择 粗基准选择应当满足以下要求： (1) 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 (2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基 准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 (3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 (4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 (5) 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则 的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一， 它 对零件的生产是非常重要的。 所以此零件 先选取外圆为 粗 定位基准，利用 V 型块 为定位元件。 基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： (1) 为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小 8 的面为 精 基准。 (2) 为了 保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为 精 基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为 精 基准。 (3) 为了保证零件上重要表面加工 余量均匀，应选重要表面为 精 基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在 精 加工时就应使其加工余量尽量均匀。 (4) 为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作 精基准。作为 精 基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。 此零件 以 错误 !未找到引用源。 加工好两端中心孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复 。 定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 表 工艺路线 1 1 锻造 锻造 2 热处理 退火处理 3 车 车左端端面钻中心孔 4 车 车右端端面钻中心孔 5 车 粗车各段外圆 6 修研中心孔 7 车 半精车各段外圆 车半径为 8 车 精车 70外圆 和 78外圆 9 车钻 钻 左端 20. 30， 50内孔，攻丝 10 钻 钻扩右端 20孔 11 铣 齿 铣 齿 M=4 z=22的齿轮 12 检验 检验 13 入库 入库 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 9 方案二 表 工艺路线 2 1 锻造 锻造 2 热处理 退火处理 3 车 车左端端面钻中心孔 4 车 车右端端面钻中心孔 5 车 粗车各段外圆 6 修研中心孔 7 车钻 钻 左端 20. 30， 50内孔，攻丝 8 钻 钻扩右端 20孔 9 铣 齿 铣 齿 M=4 z=22的齿轮 10 检验 检验 11 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有 半精车各段外圆车半径为 部分，精车 70 外圆和 78 外圆 工序，不能很好的保证加工精度要求。 而方案一安排了粗车，半精车， 精车外圆， 更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。 10 5 零 件加工工序设计 造 锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械 中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。 火处理 退火热处理分为完全退火，不完全退火和去应力退火，扩散退火，球化退火，再结晶退火。退火材料的力学性能可以用拉伸试验来检测，也可以用硬度试验来检测。许多钢材都是以退火热处理状态供货的，钢材硬度检测可以采用洛氏硬度计，测试 于较薄的钢板、钢带以及薄壁钢管，可以采用表面洛氏硬度计，检测 度 上或以下的一定温度，保温一段时间，随后在炉中或埋入炉中或导热性较差的 介质中，使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的稳定的组织。 左端面，钻中心孔 (1) 切削深度 单边余量为 Z=2 (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r (3) 计算切削速度 其中：42, m=正系数削手册 所以 11 60 342 9m/4) 确定机床主轴转速 1000 89809r/ 809r/近的机床转速为 800r/选取00r/ 所以实际切削速度000 3 5 8 0 0 8 7 . 9 2 / m i m (5) 切削工时 tm=fn 1l i ;其中 l=351l =4 2l =0tm=fn 1l i= 39800 右端面，钻中心孔 (1) 切削深度 单边余量为 Z=2 (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r (3) 计算切削速度 其中 ：42, m=正系数削手册 所以 60 342 9m/4) 确定机床主轴转速 12 1000 891417r/ 1417r/近的机床转速为 1500r/选取500r/ 所以实际切削速度000 2 0 1 5 0 0 9 4 . 2 / m i m (5) 切削工时 tm=fn 1l i ;其中 l=201l =4 2l =0tm=fn 1l i= 241500 车各段外圆 (1) 切削深度 单边余量为 Z=2 (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r (3) 计算切削速 度 其中：42, m=正系数削手册 所以 60 342 9m/4) 确定机床主轴转速 cd 1000 89472r/ 472r/00r/选取 500r/ 所以实际切削速度000 6 0 5 0 0 9 4 . 2 / m i m (5) 切削工时 13 tm=fn 1l i ;其中 l=601l =4 2l =0tm=i= 64500 精车各段外圆 车半径为 部分 (1) 切削深 度 单边余量为 Z= (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r (3) 计算切削速度 其中：42, m= 所以 0 . 3 50 . 1 50 . 23426 0 0 . 3 0 . 5 2m/4) 确定机床主轴转速 1000 92 35 796r/ 796r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度 000 3 5 8 0 0 8 7 . 9 2 / m i m (5) 切削工时，按工艺手册表 tm=fn 1l i ;其中 l=601l =4 2l =0tm=fn 1l i= 64800 14 车 70外圆， 78 外圆 (1) 切削深度 单边余量为 Z=三次切除。 (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r。 (3) 计算切削速度 其中：42, m= 所以 60 342 6m/4) 确定机床主轴转速 cd 1000 96 35 873r/ 873r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度 000 3 5 9 0 0 9 8 . 9 / m i m (5) 切削工时，按工艺手册表 tm=fn 1l i ;其中 l=601l =4 2l =0tm=fn 1l i= 64900 齿 M=4 z=22 的齿轮 (1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 虑的模铸拔模斜度，2) 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册中表 刀杆尺寸为 16 25 5及工件直径为 112.5/r 按 铣 齿机说明 书（见切削手册）取 f =r (3) 计算切削速度，按切削手册表 削速度的计算公式为 (寿命 15 T=60m/ （ 其中：42, m=正系数削手册 所以 c 4258.6(m/(4) 确定机的主轴转速 cd 机床说明书 (见工艺手册表 与 504r/近的机床转速为480r/00r/选取80r/ (5) 切削工时，按工艺手册表 =2 20100=40, 1l =22l =0, 3l=0 tm=fn w 321l =12= 纹底孔，车左端 20. 30， 50 内孔，攻丝 1) 切削深度 单边余量为 Z=2 (2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r (3) 计 算切削速度 其中：04, m=正系数削手册 16 所以 0 . 3 50 . 1 50 . 21046 0 2 . 2 0 . 8 0m/4) 确定机床主轴转速 cd 1000 30382r/ 382r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 1 4 4 0 0 1 7 . 5 8 / m i m (5) 切削工时， tm=i ;其中 l=191l =4 2l =0tm=i= 19400 扩右端 20孔 工步一 ： 钻孔至 19 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的 00，0 19d m m时， 。由于本零件在加工 19 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 1 5 2 / m i 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 1 9 1 7 5 7 1 . 9 8 / m i 0 0 1 0 0 0 17 切削工时： 00 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 5391 0 021 孔 20用钻头将 19孔扩大至 20据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 钻 根据机床说明书，选取 m i n/461231213121 钻则主轴转速为 m 4 ，并按车床说明书取8 rn w ，实际切削速度为 1 1 . 8 5 6 8 6 . 8 / m i 0 0 1 0 0 0 切削工时： 00 ， 1 ， l ，则机动工时为 m 铣床夹具设计 18 6 铣床 夹具设计 述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之 占有正确位置，接受施工或检测的装置。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具 。本夹具 设计第 3 道工序铣左端端面钻中心孔 的铣床夹具。 床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。 床夹具的组成 (1) 机床夹具的基本组成部分 a. 定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 b. 夹具装置 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。 c. 夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。 (2) 机床夹具的其他特殊元件或装置 1) 连接元件 根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用 的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元 19 件。 2) 对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。 3) 导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 4) 其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。 床夹具的分类 根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几 种： (1) 通用夹具 可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性， 无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件 。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。 由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低， 且较难装夹形状复杂的工件 ，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。 (2) 专用夹具 专用夹具是针对某一种工件的某 道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。 专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。 但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的 ，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。 (3) 成组夹具 根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹 具。这种夹具的特点是， 在通用的夹具体上 ，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。 20 (4) 组合夹具 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。 因为它可以拆开 ，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。 (5) 随行夹具 随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类： 一类为固定式夹具 ，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。 除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具 、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。 题的提出 本夹具主要用于 铣左端端面钻中心孔 ，本道工序加工精 度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 位基准
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