科技作为先进生产力的集中体现和主要标志，不仅是一个国家综合国力的体现，更是一个国家国际竞争力的核心。特别是改革开放以来，我国的科技事业取得了举世瞩目的伟大成就，在航天领域更是有了长足发展，中国成为继美国、俄罗斯之后，第三个拥有载人航天技术的国家。航空航天事业是我国在国际上确定自身的国际地位的支柱产业，也是实现我国成为世界上的航天大国、航天强国的必由之路。航天机械的发展和提高，对于我国航空航天事业的发展起着至关重要的作用。上接头通管主要是用于航天机械上的部件，其工艺精度对于我国航天机械的发展具有十分重要的意义，所以该零件的工艺规程的制定是相当关键和重要的。本毕业课题主要是应运所学的知识对上接头通管的工艺规程进行设计，并对其第120 道工序的加工所需的工装夹具进行设计和对该道工序的数控程序进行编制。上接头通管属于在结构上相对较复杂的轴类零件，加工精度要求较高，在该零件的主要表面上粗糙度的要求也相对较高，而且还存在旋转面上孔的加工，故该零件的加工要通过多个种类的机床来加工用以保证其加工要求。选择上接头通管的机械加工工艺及其相关夹具设计作为我的毕业设计的课题，一方面能够巩固我在大学阶段所学的机械专业知识，另一方面也为我将来从事机械行业打下了坚实的基础。

关键词：管连接件，工艺规程，工装夹具，数控编程

ABSTRACT

Aerospace industry is our country in the international community to determine its own international position of the pillar industries, but also the realization of China to become the world's space powers, space powers only way. Development and improvement of aerospace

machinery, for the development of China's aerospace industry plays a vital role.Pass on the connector pipe is mainly used in aerospace mechanical components, the process precision machinery for the development of China's space is very important, so that part of the process to develop procedures are critical and important. The graduation project is on the main pipe joints through technical rules for the design, and its first 110 machining processes required for fixture design and NC program of the procedure for the preparation. Pass on the connector tube is relatively complex in structure of the shaft parts, machining high precision, in the part on the surface roughness of the main requirements is relatively high, but there is also rotating surface hole machining, so that parts of the processing machine through a plurality of types to process to ensure its processing requirements. Select the connector through the tube machining process and its associated fixture design as the subject of my graduation, I have one hand to consolidate what they have learned at the university level mechanical expertise, on the other hand for my future in the machinery industry has laid a solid foundation.

Keywords:Is connected through tube，Technical Schedule，Fixture，CNC programming

摘要1

ABSTRACT2

第1章绪论3

1.1 我国机械制造技术的现状及发展趋势3

1.1.1 中国机械制造技术的发展现状3

1.1.2制造的含义3

1.1.3 机械制造业的发展4

1.1.4 机械制造业的重要性5

1.1.5 机械制造技术的特点6

1.1.6 我国机械制造技术的发展趋势7

1.2 毕业设计选题依据及意义8

第2章管连接件工艺性分析9

2.1 管连接件的作用9

2.2 管连接件的工艺分析9

2.3 管连接件的技术要求10

2.4 确定零件的生产类型12

2.5 审核零件的工艺性12

第3 章管连接件工艺规程的制定13

3.1 工艺规程相关概述13

3.2 毛坯的选定及毛坯材料分析13

3.3 拟定工艺路线13

3.4 基准的选择15

3.5 确定主要表面的加工余量17

3.6 确定主要表面的切削用量19

3.7 设备及其工艺装备确定21

第4 章管连接件第120 道工序的夹具设计22

4.1 机床夹具的相关概念22

4.2 工件的夹具选择及在夹具上的定位23

4.2.1 工件的夹具选择23

4.2.2 工件在夹具上的定位24

4.2.3 夹具定位误差分析25

第5 章管连接件第110 道工序数控程序编制26

5.1 立式加工中心简介26

5.2 数控程序的编制26

结论35

参考文献36

第1章绪论

1.1 我国机械制造技术的现状及发展趋势

1.1.1 中国机械制造技术的发展现状

在我国加入世界贸易组织WTO 之后，我国的工业增加总值虽然在不断的增加，但是工业增长值的增加量还是不及德国的40%，更仅仅只能达到美国的22%左右，由于人才的大量流失，使得我国的科研水平也只是在一个非常低的平台上而已。在很多高新科技产品上，我国还不具备制造出来的能力，所以只能通过进口来调节我们制造业的构架。所以就现在而言，我国的机械制造与发达国家相比，还只能说处于一个较低的

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工艺附图.jpg

零件图A3.jpg

内容简介：: 毕业设计(论文)开题报告题目：管连接件机械加工工艺及相关工序夹具设计系别专业班级姓名学号导师 2015年 02月 25日7 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）1.1 题目背景数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动1。利用数控机床加工，其加工产品的质量一致性好，加工精度和效率高，尤其是在复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床无法相比的。1.2 研究目的及意义该课题的主要研究目的是数控技术对于轴类的加工工艺和编程。数控技术技术的应该不但给传统行业带来革命性的变换，伴随着传统行业的工业化，高精度，要效率，高质量，竞争力，带动民生行业高歌猛进，起着举足轻重的地位。通过对典型轴类零件加工的数控加工工艺分析，了解数控技术在轴类零件中的应用。通过对本课题的设计编写可以巩固和加强数控知识，学习课堂上学不到的知识和技术，真正实现将理论变为实践2。1.3 国内外相关研究情况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工3。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。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2.1 研究的基本内容通过本课题的设计，熟练数控加工的整个设计过程，熟练使用MasterCAM软件和CAD软件。会对零件图进行工艺分析，明白零件技术要求和加工等级，分析加工重点和难点并提出解决方案，综合零件的尺寸和特点正确选择车床刀具和毛坯。学习制作刀具卡，根据所要加工零件特点和精度要求选择最合适加工刀具并制成刀具卡。刀具长度及型号都是要考虑内容。确定走刀线路，按照零件特点拟定走刀线路，正确的走刀线路可以缩短程序和提高加工效率。正确选择夹具，完成夹具的设计，并绘图。编制数控程序，学会使用数控仿真软件，把编好的程序输入模拟软件中进行仿真加工，检验程序准确性提高数控操作的安全系数。概括起来主要有：（1）数控技术对于轴类的加工工艺分析和编程（2）主要侧重于轴类的加工工艺和编程，对零件图的分析，画出零件图，完成三维造型。（3）根据工件拟定加工路线，并编制数控加工编程程序。（4）制定工艺卡。2.2 研究步骤、方法及措施（1）数控机床的类型，原理及其结构的分析。（2）分析轴类零件的加工工艺。（3）数控机床的走刀路径分析，并整理走刀路线图。（4）进行数控编程，模拟加工路线是否正确。（5）撰写设计说明书。采用理论联系实际，利用现有条件设计结构，查阅大量书籍资料来扩充自己对数控车床和编程的认识，提高技术含量和效率。3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 3.1研究的重点、难点（1）拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具等。（2）夹具及装夹方法的选择，以及对一些特殊的工艺的考虑。（3）数控铣工艺分析及程序编制。（4）设计指定工序的机床夹具。 3.2 前期已开展工作（1）明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，撰写开题报告（2）零件的结构和技术要求分析（3）绘制零件三维图，如图1所示：图1 轴类零件三维图4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 1-2周翻译；明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，撰写开题报告 3-4 周零件的结构和技术要求分析，进行零件图设计 5-6周进行工艺规程方案设计 7-8周填写工艺文件，完成中期答辩 9-10周整理工艺文件，进行复核，是否有误 11-12周编制数控车削程序 13-14周编写设计说明书，进行总体修改15周毕业答辩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：年月日注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。2. 开题报告由各系集中归档保存。参考文献1 王光斗.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000.2 王先逵，李旦.机械加工工艺手册（第三版）.北京：机械工业出版社.20073 陈宏钧.实用机械加工工艺手册(第3 版).北京：机械工业出版社.20094 赵如福.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，2006.5 王先逵机械制造工艺学M北京：机械工业出版社，2006.6 佟济机械制造工艺发展现状分析J黑龙江：黑龙江八一农垦大学，2011.7 明兴祖、熊显文数控加工技术M北京：化学工业出版社，2011.8 孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2011.9 濮良贵、纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2010.10 李建跃.机械制造基础（II）M.湖南：中南大学出版社，2009.11 管文华、梁旭坤.计算机绘图AutoCAD 2004 中文版教程M.湖南：中南大学出版社，207.12 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导M .北京：冶金工业出版社，2002.13 王启平主编.机床夹具设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.14 赵大兴.工程制图M. 北京：高等教育出版社，2004.15 赵志锋.我国机械制造技术的现状及发展趋势J. 湖南：湖南农机杂志社，2011.16 周正祯.大力发展先进机械制造技术J. 黑龙江科技信息,2007.17 刘斌,刘安心.先进制造技术与先进制造模式J.机械制造与自动化,2009.18 李雷.绿色制造机械制造业的发展趋势J.甘肃科技,2009.19 艾兴，肖诗纲主编.切削用量手册M.北京：机械工业出版社,200620 武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用J.机械制造与自动化，毕业设计（论文）任务书1、题目：管连接件机械加工工艺及相关工序夹具设计2、课题目的及意义：管连接件零件是我国航天机械上面的重要零件,它的工艺的良好性直接关乎整个机械的运转和安全，航空航天事业是我国在国际上确定自身的国际地位的支柱产业，也是实现我国成为世界上的航天大国、航天强国的必由之路。上接头通管主要是用于航天机械上的部件，其工艺精度对于我国航天机械的发展具有十分重要的意义。而零件的质量最终由工艺所决定，故该零件的工艺规程的制定是相当关键和重要的。选择该零件的机械加工工艺作为毕业设计的题目，一方面可以巩固自己在机械专业方面的知识，另一方面，由于零件具有一定的复杂性，在确定加工工艺方法上也能锻炼我的独立思考、勇于创新的能力。此次设计涉及到我所学到的大学所有的知识，还有其他文献上的知识，让我大开眼界，丰富了我的知识面。3、课题主要内容及要求：管连接件是用于连接零件与零件之间的零件，其主要是用于航空航天机械之中，由于行业的特殊性导致该零件的各方面加工要求都很高。所以该零件的工艺规程是最重要的。我的设计图纸包括一张上接头夹具装配图和22张工艺卡片。该设计最重要的是夹具的选择和设计。从零件的特殊性看，定位和限制自由度出发是选择夹具的出发点。该题目还涉及到数控程序的编制，也是此次设计的内容。 4、课题主要进程安排：序号各阶段完成的内容完成时间1收集资料，查询相关文献2掌握管接头零件机械加工的技术要求，进行方案构思与设计3完成夹具的的设计和相关数据的计算4绘制装配图和零件图草图5完成装配图和零件图的设计6撰写毕业设计说明书及英文文献翻译7交毕业设计说明书，准备答辩5、参考文献：1 王光斗.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000.2 王先逵，李旦.机械加工工艺手册（第三版）.北京：机械工业出版社.20073 陈宏钧.实用机械加工工艺手册(第3 版).北京：机械工业出版社.20094 赵如福.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，2006.5 王先逵机械制造工艺学M北京：机械工业出版社，2006.6 佟济机械制造工艺发展现状分析J黑龙江：黑龙江八一农垦大学，2011.7 明兴祖、熊显文数控加工技术M北京：化学工业出版社，2011.8 孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2011.9 濮良贵、纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2010.10 李建跃.机械制造基础（II）M.湖南：中南大学出版社，2009.11 管文华、梁旭坤.计算机绘图AutoCAD 2004 中文版教程M.湖南：中南大学出版社，207.12 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导M .北京：冶金工业出版社，2002.13 王启平主编.机床夹具设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.14 赵大兴.工程制图M. 北京：高等教育出版社，2004.15 赵志锋.我国机械制造技术的现状及发展趋势J. 湖南：湖南农机杂志社，2011.16 周正祯.大力发展先进机械制造技术J. 黑龙江科技信息,2007.17 刘斌,刘安心.先进制造技术与先进制造模式J.机械制造与自动化,2009.18 李雷.绿色制造机械制造业的发展趋势J.甘肃科技,2009.19 艾兴，肖诗纲主编.切削用量手册M.北京：机械工业出版社,200620 武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用J.机械制造与自动化，6、课题成果要求：完成管连接零件的所有工艺设计和夹具设计。任务书发于：年月日完成期限：年月日学生姓名：班级指导教师（签名）：校外指导教师（签名）：教科部主任（签名）：学生所在学院签字盖章：学生见习企业盖章：年月日年月日管连接件机械加工工艺及相关工序夹具设计专业：学生：指导教师：完成日期：摘要科技作为先进生产力的集中体现和主要标志，不仅是一个国家综合国力的体现，更是一个国家国际竞争力的核心。特别是改革开放以来，我国的科技事业取得了举世瞩目的伟大成就，在航天领域更是有了长足发展，中国成为继美国、俄罗斯之后，第三个拥有载人航天技术的国家。航空航天事业是我国在国际上确定自身的国际地位的支柱产业，也是实现我国成为世界上的航天大国、航天强国的必由之路。航天机械的发展和提高，对于我国航空航天事业的发展起着至关重要的作用。上接头通管主要是用于航天机械上的部件，其工艺精度对于我国航天机械的发展具有十分重要的意义，所以该零件的工艺规程的制定是相当关键和重要的。本毕业课题主要是应运所学的知识对上接头通管的工艺规程进行设计，并对其第120 道工序的加工所需的工装夹具进行设计和对该道工序的数控程序进行编制。上接头通管属于在结构上相对较复杂的轴类零件，加工精度要求较高，在该零件的主要表面上粗糙度的要求也相对较高，而且还存在旋转面上孔的加工，故该零件的加工要通过多个种类的机床来加工用以保证其加工要求。选择上接头通管的机械加工工艺及其相关夹具设计作为我的毕业设计的课题，一方面能够巩固我在大学阶段所学的机械专业知识，另一方面也为我将来从事机械行业打下了坚实的基础。关键词：管连接件，工艺规程，工装夹具，数控编程 ABSTRACTAerospace industry is our country in the international community to determine its own international position of the pillar industries, but also the realization of China to become the worlds space powers, space powers only way. Development and improvement of aerospacemachinery, for the development of Chinas aerospace industry plays a vital role.Pass on the connector pipe is mainly used in aerospace mechanical components, the process precision machinery for the development of Chinas space is very important, so that part of the process to develop procedures are critical and important. The graduation project is on the main pipe joints through technical rules for the design, and its first 110 machining processes required for fixture design and NC program of the procedure for the preparation. Pass on the connector tube is relatively complex in structure of the shaft parts, machining high precision, in the part on the surface roughness of the main requirements is relatively high, but there is also rotating surface hole machining, so that parts of the processing machine through a plurality of types to process to ensure its processing requirements. Select the connector through the tube machining process and its associated fixture design as the subject of my graduation, I have one hand to consolidate what they have learned at the university level mechanical expertise, on the other hand for my future in the machinery industry has laid a solid foundation.Keywords:Is connected through tube，Technical Schedule，Fixture，CNC programming目录摘要1ABSTRACT2第1章绪论31.1 我国机械制造技术的现状及发展趋势31.1.1 中国机械制造技术的发展现状31.1.2制造的含义31.1.3 机械制造业的发展41.1.4 机械制造业的重要性51.1.5 机械制造技术的特点61.1.6 我国机械制造技术的发展趋势71.2 毕业设计选题依据及意义8第2章管连接件工艺性分析92.1 管连接件的作用92.2 管连接件的工艺分析92.3 管连接件的技术要求102.4 确定零件的生产类型122.5 审核零件的工艺性12第3 章管连接件工艺规程的制定133.1 工艺规程相关概述133.2 毛坯的选定及毛坯材料分析133.3 拟定工艺路线133.4 基准的选择153.5 确定主要表面的加工余量173.6 确定主要表面的切削用量193.7 设备及其工艺装备确定21第4 章管连接件第120 道工序的夹具设计224.1 机床夹具的相关概念224.2 工件的夹具选择及在夹具上的定位23 4.2.1 工件的夹具选择23 4.2.2 工件在夹具上的定位24 4.2.3 夹具定位误差分析25第5 章管连接件第110 道工序数控程序编制265.1 立式加工中心简介265.2 数控程序的编制26结论35参考文献36第1章绪论1.1 我国机械制造技术的现状及发展趋势1.1.1 中国机械制造技术的发展现状在我国加入世界贸易组织WTO 之后，我国的工业增加总值虽然在不断的增加，但是工业增长值的增加量还是不及德国的40%，更仅仅只能达到美国的22%左右，由于人才的大量流失，使得我国的科研水平也只是在一个非常低的平台上而已。在很多高新科技产品上，我国还不具备制造出来的能力，所以只能通过进口来调节我们制造业的构架。所以就现在而言，我国的机械制造与发达国家相比，还只能说处于一个较低的阶段。由于我国的制造技术与国际上存在着较大的差距，现在我国必须开始“一手抓基础，一手抓科技”的战略方针。在本世纪初，日本和德国先后提出了“计算机集成制造”这个全新的制造技术的发展方向，我国抓住了机会，逐渐提出了关于计算机集成制造的各种各样的战略方针，在全国各大机械类强校下放了很多CIMS 课题项目，让我国从高校开始就能够培养出大量的人才，为将来我国进一步的部署发展战略打下了坚实的基础。不过，由于一个行业发展质的改变不是一时半会就能够实现的，由于数控加工中心的价格相对于普通数控车床、数控铣床的价格要告诉很多，并没有及时的普及开来，这些问题还需要我国在将来根据我国的国情，一步步的发展下去，为成为世界制造业强国作出更多的努力。20 世纪末，我国加入了世界贸易组织，使得我国的各行各业都与世界接轨了，制造业也不例外。与世界接轨，意味着我国的机械制造业将接受来自世界各地的制造行业的挑战，也为我国制造业步入全世界提供了一个良好的平台。在WTO 的舞台下，我国机械制造业的工作人员要不停的从国外的先进制造技术中吸取经验，开拓创新，为我国制造业在世界上地位的进一步提升打下良好的基础。1.1.2制造的含义机器制造业即机械工业,它作为其他经济部门的生产手段决定着一切经济部门的发展水平,因此,一个国家工业化程度如何,机械工业的发展水平成为其重要标志之一。机械制造过程就是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程，它既包括毛坯的制造，零件的机械加工和热处理，机器的装配、检验、测试和涂装等主要了劳动过程，还包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机械的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修，以及动力供应等辅助劳动过程。了解了生产的含义，对制造的概念就不难理解。制造可以理解为制造企业的生产活动，即制造也是一个输入输出系统，其输入也是生产要素，输出是具有使用价值的产品。关于制造企业的界定目前还没有统一标准。按国际惯例，生产企业通常可以划分为三种大的类别：第一产业、第二产业和第三产业。第一产业系指直接利用自然资源的种植业、养殖业和采矿业，如农业、林业、渔业、畜牧业、矿业、采石业、石油业等。第二产业系指将第一产业生产的原料转化为产品的企业，如冶金、钢铁、化工、石油精炼、机械、电子、轻工、纺织、制药、建筑、能源、电力、食品、出版等。第三产业通常指金融和服务行业，如金融、保险、交通、运输、商业、通讯、教育、法律、医疗、保健、娱乐、餐饮、旅游、服务、房地产等。制造业属于第二产业的范畴，美国将第二产业中除了建筑业和能源工业外以外的其他行业均视为制造业。上面所说的“制造”是一个“大制造”的概念，是对“制造”的广义理解。按照这样的理解，制造应包括从市场分析、经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、销售运输直至售后服务的全过程。在当今的信息时代，广义制造的概念已为越来越多的人所接受。但传统上，制造及制造过程常被理解为从原材料或半成品经加工和装配后形成最终产品的具体操作过程，包括毛坯制作、零件加工、检验、装配、包装、运输等。这是一个“小制造”的概念，是对“制造”的狭义理解。按照这种理解方式，制造过程主要考虑企业内部生产过程中的物质流，而较少涉及生产过程中的信息流。显然，在新的形势下，狭义理解制造存在着严重不足。尽管如此，从专业和技术的角度出发，制造的狭义理解仍然是合理的，因为物料形态的变化始终是制造活动的核心，如何使物料形态按照人们预期的目标发生转变，是工程技术研究的永恒主题。1.1.3 机械制造业的发展人类文明的发展与制造业的进步密切相关。早在石器时代，人类就开始利用天然石料制作工具，用其猎取自然资源为生。到了青铜器和铁器时代，人们开始采矿、冶炼、铸锻工具，并开始制作纺织机械、水利机械、运输车辆等，以满足以农业为主的自然经济的需要。此时，采用的是作坊式的以手工劳动为主的生产方式。直至18世纪70年代，以瓦特改进蒸汽机为代表，引发了第一次工业革命，产生了近代工业化的生产方式，手工劳动逐渐被机器生产所代替，机械制造业逐渐形成规模。到19世纪中叶，电磁场理论的建立为发电机和电动机的产生奠定了基础，从而迎来了电气化时代。以电力作为动力源，使机械结构发生了重大的变化。与此同时，互换性原理和公差制度应运而生。所有这些使机械制造业发生了重大变革，并进入了快速发展时期。20世纪初，内燃机的发明，使汽车开始进入欧美家庭，引发了机械制造业的又一次革命。流水生产线的出现和泰勒科学管理理论的产生，标志机械制造业进入了大批量生产（MassProduction）的时代。以汽车工业为代表的大批量自动化生产方式使得生产率获得极大的提高，从而使机械制造业有了更迅速的发展，并开始成为国民经济的支柱产业。二次世界大战后，电子计算机和集成电路的出现，以及运筹学、现代控制论、系统工程等软科学的产生和发展，使机械制造业产生了一次新的飞跃。传统的自动化生产方式只有在大批量生产的条件下才能实现，而数控机床的出现则使中小批量生产自动化成为可能。科学技术的高速发展，促进了生产力的极大提高。传统的大批量生产方式已难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量生产日渐成为制造业的主流生产方式。20世纪80年代以来，信息产业的崛起和通讯技术的发展加速了市场的全球化进程，市场竞争更加激烈。为了适应新的形势，在机械制造领域提出了许多新的制造哲理和生产模式，如计算机集成制造（CIM）、精良生产（LP）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。进入21世纪，机械制造业正向自动化、柔性化、集成化、智能化和清洁化的方向发展。1.1.4 机械制造业的重要性机械制造业是国民经济的基础产业, 它的各项经济指标占全国工业的比重高达四分之一至五分之一，它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置，努力提高本国机械制造技术。随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要段。工业是国民经济的主导。没有好的机械制造技术，就没有好的工业，没有巩固的国防，何谈人民的便利、国家的富强。所以，提高机械制造技术，实现国家工业化，并进而实现工业、农业、科学技术和国防的现代化，乃是世界各国发展本国经济，改变落后面貌，建设独立国富民强国家的普遍道路。近代工业是从手工业发展起来的。十八世纪兴起的第一次产业革命，使机器和机器体系取代了手工劳动而成为近代大工业的技术基础。也只是到了这个时候，工业才最终形成为一个独立的并在整个社会在产生过程中发挥主导作用的社会物质生产部门。机器的广泛使用，必然要求用机器生产机器。十九世纪初，建立了近代机器制造业，从而使机械化生产推广到了工业的各个部门，促进了能源产业、原料工业以及国民经济其他部门的发展，改变了工业和农业生产的面貌。正如马克思所指出的“大工业必须掌握它的作为特征的生产资料，即机器本身，并且必须用机器生产机器。这样，它方才有它的适当的技术基础，有它的本身的立足点。” 机械设备、生产工具作为社会生产力发展水平的物质标准，作为自然学科等知识形态的生产力转化为直接的现实的生产力的载体，作为人类社会认识自然和改造自然的物质手段，是近代社会新的生产力的代表，是人类社会不断发展的技术基础。近代世界技术、经济的发展历史证明，每一次重大的技术、经济变革，无不是从新机器的发明开始的。而每一项重要新机器的发明，从蒸汽机、电动机到原子能设备、电子计算机，都把生产力向前推进了一大步，都把社会生产提高到了一个新水平。与此同时，机械工业本身也在两个多世纪的发展过程中，成长为现代化工业中一门众多的大工业部门，在国民经济中占有日益重要的地位和作用。机械工业作为一个生产机器设备、生产工具的工业部门，在国民经济的发展中担负着十分重要的任务，起着非常重要的作用。首先机械工业是国民经济的装备部。无论农业、重工业、轻工业、交通运输业、邮电业、商业以及国防建设和科学文教卫生事业的发展，都需要机械工业提供多样的、符合需要的装备。其次，机械工业是国民经济的“改造部”。一个国家要使整个国民经济建立在现代化的基础上，就需要依靠技术进步，不断地对国民经济各个部门进行技术改造。这就要求机械工业不断向国民经济各个部门提供先进的现代化技术装备，以保证国民经济技术改造的需要。第三，机械工业是国民经济的服务部。它不仅要为重工业服务，而且要为农业、轻工业和国民经济其他部门服务;不仅要为基本建设服务，而且要为现有企业的挖潜、革新、改造服务；不仅要为满足国内需要服务，而且要为扩大出口服务；不仅要为生产建设提供劳动手段，而且要为满足人民生活的需要向市场提供坚固耐用、物美价廉的消费品。由机械工业的性质、任务决定，机械制造业是国民经济赖以发展的基础，在国民经济的发展中占有很重要的地位，在社会经济发展中有很大的作用。机械制造业是国家经济实力和科技水平的综合体现，是每一个大国任何时候都不能掉以轻心的关键行业，而根本的根本就是要提高本国的机械制造技术水平。1.1.5 机械制造技术的特点（1）机械的制造是用来对产品生产进行控制和设计的控制系统工程。尤其是对先进制造技术、信息和能源控制技术、全自动控制技术以及现代化的管理技术的采用，用这些先进的技术来对零件的设计和制造、零件的出售和使用维护等多个方面上起到了很大的作用。机械制造技术会不停的吸取各式各样的新的研发成果，把这些新的技术用来和传统的生产制造技术相联合，使生产过程能够运用到对能源方向、通讯方向和材料方向的系统的设计里。（2）制造技术是把全世界市场上所用竞争的统一于一个整体的其中一个方面。在市场经济当中，最主要的竞争力是提高产品的生产效率。1980 年之后，市场经济的步伐走得更快，几乎覆盖到了全球的每一个角落里，机械制造行业在市场经济下的主要矛盾方面也发生了质的变化，现在全新的矛盾是由成本、时间和生产质量这三个主要因素组成的，它彻底的取代了上个世纪的关于生产效率方面的矛盾。到了现在，最新型的制造技术融合了这三个对立面，让它们成为了一个整体。（3）作为一个集成度极其高的技术领域机械制造技术，很多的制造工厂为了提升自身在市场经济下的综合实力，把现代化的制造技术深入的应用到了自己工厂的实际生产当中，而一个国家也把它应用在整个祖国的各个行业当中，使本国的国民经济与整体的实力得到进一步的提升。到此，先进制造技术已经不再是单纯的制造，而是一个复合的、充满了生命力的整体。（4）自从上个世纪的1980 年以来，美国、日本、英国、德国等在制造行业占有很大优势的国家利用着全世界经济一体化的趋势，开始在地球上了每一个发展中国家“强取豪夺”着自己的领地，一方面能够让该发展中国家经济得到一定的提升，另一方面也是更重要的方面是也让自己国家在经济全球化的形势下抢占了有力的先机，而在这个时候，机械制造技术成为一个全世界用来衡量该国的经济发展水平的标志，机械制造技术越发达的国家，就越能在经济全球化的情况下把握先机。1.1.6 我国机械制造技术的发展趋势市场经济在全球范围内不断的扩大，每个国家为了占取有利的地位而不断的发展着自身的科学技术水平，使得制造行业当中的各个企业都必须拿出百分之百的努力来适应变化了的环境，它们要制造出质量更好、价格更合理、使用更方便的产品，而且在销售服务方面，还必须更加深入的贯彻“顾客就是上帝”的思想，全心全意的为消费者服务，为顾客提供更好的信誉保障。总之，在新世纪新的市场环境下，机械制造行业的发展总体来说是往以下几个方向发展的：（1）向高精度化方向发展：通过提高产品的精度，我国的航空航天航海事业也能够进一步的发展，“嫦娥奔月”、“蛟龙入海”均体现出了我国机械制造业的精度也已经达到了一个全新的高度。（2）向高速度方向发展：提高速度意味着可以产品的加工制造能够给在一个更短的周期内完成，对于现在这个高速发展的社会是必不可少的。（3）向柔性化方向发展：现代化的机械加工已经不在是单纯的在机床上进行加工制造，而是更多的通过计算机辅助设计制造来完成加工过程。（4）向绿色化方向发展：大自然是人类的朋友，人类的一切发展都离不开自然界，在上个世纪的工业化发展过程当中，大自然已经遭受了人类足够的破坏，到现在，为了将来的可持续发展，绿色发展已经成为了机械行业不可避免要讨论的问题，所以在现在，废气、废液的回收利用已经成为了机械行业发展的一个趋势18面对越来越激烈的国际市场竞争，我国机械制造业面临着严峻的挑战。我们在技术上已经落后，加上资金不足，资源短缺，以及管理体制和周围环境还存在许多问题，需要改进和完善，这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。但另一方面，随着我国改革的不断深入，对外开放的不断扩大，为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。当今，制造业的世界格局已经和正在发生重大的变化，欧、亚、美三分天下的局面已经形成，世界经济重心开始向亚洲转移已出现征兆，制造业的产品结构、生产模式也在迅速变革之中。所有这些又给我们带来了难得的机遇。挑战与机遇并存，我们应该正视现实，面对挑战，抓住机遇，深化改革，以振兴和发展中国的机械制造业为己任，励精图治，奋发图强，以使我国的机械制造业在不太长的时间内，赶上世界先进水平1.2 毕业设计选题依据及意义管连接件是我国航天机械上面的重要零件，它的工艺的良好性直接关乎整个机械的运转和安全，航空航天事业是我国在国际上确定自身的国际地位的支柱产业，也是实现我国成为世界上的航天大国、航天强国的必由之路。航天机械的发展和提高，对于我国航空航天事业的发展起着至关重要的作用。上接头通管主要是用于航天机械上的部件，其工艺精度对于我国航天机械的发展具有十分重要的意义，而零件的质量最终由工艺所决定，故该零件的工艺规程的制定是相当关键和重要的，必须反复推敲实验已达到最优工艺，由于本人水平有限，编制的工艺规程或多或少有些不合理之处，望各位予以指出。选择该零件的机械加工工艺作为毕业设计的题目，一方面可以巩固自己在机械专业方面的知识，另一方面，由于零件具有一定的复杂性，在确定加工工艺方法上也能锻炼我们独立思考、勇于创新的能力。第2章管连接件工艺性分析2.1管连接件的作用管连接件是用于连接零件与零件之间的零件，其主要是用于航空航天机械当中，由于该行业的特殊性导致该零件的各方面加工要求均较高，也为航空航天时提供了更好的安全保证。其三维零件图如图2.1 所示：图2.1 三维零件图2.2 管连接件的工艺分析分析该管连接件的零件图可以看出，该零件为一个轴类件，相对于70.51mm的圆柱面，在该圆柱面的两侧都存在同轴度0.10mm的工艺要求，故采用数控车床来对这段进行加工。而在该零件中间部分85.7mm圆柱面处的切槽部分有相对于70.51mm的平行度要求为0.4的工艺要求，故此处要采用立式加工中心来对这段进行数控加工。在距离该轴右端225mm处有一个的沉孔，该孔的最大径为8.8mm，最小径为5.6mm，这两个孔有同轴度0.1mm的要求，并且在轴的右部有六组在圆柱面上角度相差120的通孔，需要多轴联动才能对其进行加工，所以在这里的加工选用的是四轴加工的方式在立式加工中心上进行加工。在左端的通孔57.8mm、57.37mm与57.32mm对于70.51mm也有同轴度的要求，需保证同轴度要求为0.1mm，在这里采用减震刀头与螺纹刀片安装在数控车床来进行加工。除此之外，整个零件的粗糙度都要达到Ra3.2及以上的要求，所以整个零件的加工过程需粗加工在普通车床，半精加工和精加工在数控车床、立式加工中心、电火花机床上来进行加工来保证粗糙度的要求。2.3管连接件的技术要求根据管连接件的零件图，将管连接件的全部技术要求列于表当中，如表2.1所示：表2.1 管连接件的技术要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差等级及精度等级表面粗糙度要求Ra（um）形位公差要求通管70.51外圆IT93.2通管70.36 外圆IT103.2通管70.56 外圆IT113.2通管64.87 外圆槽IT90.8通管65.43 外圆IT113.2通管64.31 外圆槽IT113.2通管85.7外圆85.70.2IT100.8通管57.8内孔IT101.6通管57.37 内孔IT93.2通管57.32 内孔IT93.2通管72.4内孔IT90.8通管75.555 内孔75.555IT143.2通管80.98 内孔IT83.2通管左端上T 型槽总长46mm，左端宽25.4mm,右端宽35.5mm 长14.3mm，深7.26mmIT143.2通管左端下通孔6.35IT183.2通管左端下沉头孔大孔6.350.2mm 小孔3.20.05mm小孔顶端至中心距离12.70.2mmIT123.2通管中部槽宽4.8mm 长33mm深1mmIT143.2通管中部沉头孔大孔8.8mm 深5.3mm，小孔5.6mm 打通IT143.2通管中部沉头孔同一截面内120孔深度100.2mmIT133.2通管中部环形槽深度0.60.1mm长度11.20.2mmIT123.2通管右端82.5mm 起5 组回转面通孔每组通孔相隔每隔27.5mm 为一组，一组三个通孔，孔间隔120孔径 30，相邻两组通孔角度相差30IT143.2通管右端螺纹右端起49.20.25mm 长度，锯齿形螺纹D1= mmD2=mmD3=mmIT123.22.4 确定零件的生产类型管连接零件具有互换性，标准化和系列化的特点，产品结构稳定、自动化程。符合大批量生产生产的特点，大批大量生产带来的产品品质的提高和成本的降低是显而易见的，使企业能更好的面对愈来愈快的市场需求和激烈的竞争。所以上接头通管零件生产类型为大批量生产。2.5 审核零件的工艺性分析管连接件的零件图可以得知，该零件的加工精度要求较高，其中内孔mm、mm、 mm、mm 的加工精度更是达到了Ra0.8 的加工要求，所以在该零件的加工过程中，需要使用数控加工中心精加工来保证零件的粗糙度要求，其他的大部分零件部分也需要使用数控车床和数控铣床来进行加工，也可以在上述条件下采用经济的方法来保证质量加工出来，所以可以说，该零件的工艺性较好。第3 章管连接件工艺规程的制定3.1 工艺规程相关概述机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件5。机械加工工艺规程是对一个零件加工中的所有问题的规定，每一个加工步骤都必须严格的执行，这是一份零件加工的技术章程，也是对零件加工过程管理和操作的原则文件。一般而言，机械加工工艺规程不能够随便的改动，它的制定一经过一道道严格的程序才能够得到成品的，所以，工艺规程的制定过程是一项严格的过程，它的正确性是一个零件能否正确的加工出来的最重要的指标。3.2 毛坯的选定和毛坯材料分析由零件的用途及零件的加工要求可以知道，该零件需要抗腐蚀、抗疲劳和抗水滴性能强，所以在这里选用17-4PH 不锈钢来作为零件加工所需的材料，该材料是马氏体沉淀硬化型不锈钢.17-4PH性能特点是易于调整强度级别,即可通过变动热处理工艺予以调整.马氏体相变和时效处理形成沉淀硬化相是其主要强化手段,17-4PH衰减性能好,抗腐蚀疲劳及抗水滴性能强，具有高强度、硬度(高达300 C/572 F)和抗腐蚀等特性。经过热处理后,产品的机械性能更加完善,可以达到高达1100-1300 mpa (160-190 ksi) 的耐压强度。这个等级不能用于高于300 C (572 F) 或非常低的温度下,它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力,它的抗腐蚀能力与304和430一样。能满足零件的需求。由零件的形状可知，该零件为旋转体零件，所以选用采用17-4PH 不锈钢的圆钢来作为零件加工的毛坯，通过锯床直接从长的圆钢上锯下来作为加工所用的毛坯，又零件最大外圆为85.7mm 总长为442.95mm，所以选用的圆钢尺寸为直径85.7mm，总长为4450.3mm 大小的17-4PH 圆钢。3.3 拟定工艺路线由机械制造工艺学可知拟定工艺路线的一般原则如下：（1）先加工基准面，再加工其他表面只有先加工出了精基准表面，才能为后续的精加工进行定位，才能保证零件加工时所要求的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。（2）先加工平面，后加工孔定位基准一般都选用平面来作为定位面，因为以平面作为定位面能够很高的保证定位的精度，以面定位之后再对孔进行加工是工艺工序安排的一般原则。（3）先加工主要表面，后加工次要表面主要表面是用来装配或者在使用时非常关键的表面，所以主要表面的精度一定要保证，而次要表面虽然不那么重要，但是次要表面也在零件的使用中起到了必不可少的作用，所以要先加工主要表面再加工次要表面。（4）先安排粗加工工序，再安排精加工工序一般来说，粗加工和精加工是可以安排在同一道工序当中来完成的，但是对于一些精度和表面质量要求非常高的零件来说，粗加工和精加工如何安排在一道工序中进行的话，很可能就难以保证加工的精度，在这种情况下，应该使它的精加工与粗加工分开来进行。上述为一般的工序顺序安排的原则，但是总存在一些特殊的情况，对于特殊的情况，我们按照如下的方式来进行处理：1）对于工件的某些部分，为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。粗加工在加工的过程当中，由于不需要考虑太多的尺寸精度和表面粗粗糙度的因素，所以加工出来的加工表面很可能存在着内应力，如果在粗加工的后面马上安排精加工的话，工件很有可能受到应力的影响，影响到精加工的精度，产生废品。所以，在这种情况下，一般会在粗加工和精加工之间还安排一些抵消应力的工序。比如说时效处理。2）合理地选用设备。为了提高资源的利用率，粗加工和精加工一般要分别使用不同的精度的机床来进行加工，一般而言，粗加工一般在功率大，但是所加工出来的零件精度不太高的机床上来完成，而精加工则使用精度更高的数控机床来完成。这样一来，就可以合理的提高资源（机床）利用率。根据该零件上接头通管的尺寸公差要求，为使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，拟定零件的两种加工工艺路线方案如下：方案一：工序00：备料，选取足够长的90mm 直径的圆钢；工序10：下料，从足够长的90mm 直径的圆钢上锯下4471mm 长度的毛坯；工序20：顶尖支承，在普通车床上车外面87.50.1mm，并倒角；工序30：在普通车床上用软爪装夹，车端面，定长4450.3mm，钻孔500.5mm，并倒角，车外圆720.2mm，定长mm；工序40：在普通车床上软爪装夹，车端面，定长4440.3mm，镗孔70.50.2mm，并倒角；工序50：在数控车床上用软爪和尾座装夹，加工各外圆及槽，并保证85.70.1mm的圆柱度不大于0.05mm，倒圆角；工序60：标印；工序70：在数控车床上，按零件实际尺寸车正软爪外圆及其支靠面，全跳动不大于0.02；以软爪和中心架按图装夹工件，拉直70.51圆柱面，全跳动不大于0.05，按零件实际尺寸车正软爪内孔及其支撑面，车右端面，保证尺寸158.750.13mm，并加工各阶梯内孔及其内端面，倒角；工序80：在数控车床上，按零件实际尺寸车正软爪内孔及其支靠面，全跳动不大于0.02，以软爪和中心架按图装夹工件，拉直85.70.1外柱面，全跳动不大于0.05；车端面保证总长442.950.15mm，并加工各内孔、槽和螺纹；工序90：在立式珩磨机上按图装夹,找正内孔跳动不大于0.05，珩磨内孔到Ra0.8，并保证内孔尺寸mm；工序100：在立式加工中心上，去不完全螺纹，并用螺纹塞规检查；工序110：在立式加工中心上，以三爪卡盘（车工已加工好的软爪）定位固定 A外柱面，尾座顶尖支撑80.98端（加数控堵头），加工五处回转面通孔300.2mm 及沉孔mm 深100.2mm 和与沉孔同一圆面相差120的160.2mm 的孔；工序120：在立式加工中心上，将数控堵头小头朝外地装入专用夹具定位固定工件70.56外柱面，尾座专用堵头支撑工件80.98端，加工该零件左端T形槽。工序130：在立式加工中心上将数控堵头小头朝外地装入工件80.98的孔内以三爪卡盘（车工以加工好的软爪）定位固定工件85.70.1外柱面，尾座顶尖支撑工件52.37端（加数控堵头），加工该零件左端T 形槽和沉台6.350.2mm，同时加工孔3.20.05mm 以及6.35mm；工序140：在电火花机床上加工R5.560+0.1mm 的圆弧槽；工序150：钳工去毛刺作倒角，保证T 形槽两侧修抛量一致；工序160：标印；工序170：清洗；工序180：检验；工序190：包装。方案二：工序00：备料，选取足够长的90mm 直径的圆钢；工序10：下料，从足够长的90mm 直径的圆钢上锯下4471mm 长度的毛坯；工序20：顶尖支承，在普通车床上车外面87.50.1mm，并倒角；工序30：在普通车床上用软爪装夹，车端面，定长4450.3mm，车外圆720.2mm，定158.75mm；车端面，定长4440.3mm工序40：在数控车床上用软爪和尾座装夹，加工各外圆及槽，并保证85.70.1mm的圆柱度不大于0.05mm，倒圆角；工序60：在普通车床上钻通孔，500.5mm，镗孔70.50.2mm，并倒角；工序70：在数控车床上，按零件实际尺寸车正软爪外圆及其支靠面，全跳动不大于0.02；以软爪和中心架按图装夹工件，拉直70.51圆柱面，全跳动不大于0.05，按零件实际尺寸车正软爪内孔及其支撑面，车右端面，保证尺寸158.750.13mm，工序80：在立式加工中心上，去不完全螺纹，并用螺纹塞规检查；工序90：在立式加工中心上，以三爪卡盘（车工已加工好的软爪）定位固定 A外柱面，尾座顶尖支撑80.98端（加数控堵头），加工五处回转面通孔300.2mm 及沉孔mm 深100.2mm 和与沉孔同一圆面相差120的160.2mm 的孔；工序100：在立式加工中心上，加工该零件左端T形槽。工序110：在立式加工中心上将数控堵头小头朝外地装入工件80.98的孔内以三爪卡盘（车工以加工好的软爪）定位固定工件85.70.1外柱面，尾座顶尖支撑工件52.37端（加数控堵头），加工该零件左端T 形槽和沉台6.350.2mm，同时加工孔3.20.05mm 以及6.35mm；工序120：在立式珩磨机上按图装夹,找正内孔跳动不大于0.05，珩磨内孔到Ra0.8，并保证内孔尺寸mm；工序140：在电火花机床上加工R5.560+0.1mm 的圆弧槽；工序150：钳工去毛刺作倒角，保证T 形槽两侧修抛量一致；工序160：标印；工序170：清洗；工序180：检验；工序190：包装。方案二加工速度较快，但不易保证加工精度，易导致加工零件成废品，综合考虑，选择方案一作为本设计零件加工的工序步骤，3.4 基准的选择在机械加工中，基准是非常重要的。基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。所加工工件的每一个需加工面都需要基准来保证加工的质量。所谓基准，就是在机械零件某道工序的加工过程中作为参照面来确定零件尺寸的点、线和面。在机械零件中，根据所使用地方的不同，可以分为工艺基准和设计基准。设计基准指在绘制零件图时，作为零件其他面的参照面（或者点、线）的基准，称之为设计基准；工艺基准指工艺基准顾名思义可知，是指零件在机械加工过程中所能使用到的所有的基准。在机械加工工艺中，工艺基准根据它的使用功能不同，分别对应于机械加工工艺中的装配、测量、定位可以分为装配基准、定位基准和测量基准。1) 装配基准在每一道工序中机械加工中，要对工件进行装夹，在装夹时所使用的基准就是装配基准。2) 测量基准在每一道工序加工完成后，要对工件加工的尺寸精度和公差进行测量，在这里使用的基准叫做测量基准。3) 定位基准定位基准是零件装夹时，要保证零件的庄街精度，保证加工出来后的零件能够达到所需的要求的基准。在最初的工序中，工件还只是一个毛坯，所以在这时只能以未加工过的表面作为基准面，这个基准称为粗基准。之后的每道工序中都具有了已加工表面作为基准，这种基准叫做精基准。而定位置基准对零件的制造加工至关重要，必须认真分析零件的结构特点选择合理的粗精基准。粗基准的选择有以下几条原则：（1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准；（2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准；（3）在与上项相同的前提条件下，若零件上有的表面不需加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准；（4）选用粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷。精基准的选择要遵循以下一些原则：（1）“基准重合”原则；（2）“基准统一”原则；（3）“互为基准”原则；（4）“自为基准”原则。根据该零件图与已经确定的机械加工工艺路线来确定基准如下：1、零件端面加工时：以上接头通管的外圆柱面及队称中心线为加工基准。2、85.70.1 外圆柱面加工：以零件左端凸台的中心线为加工基准。3、上接头通管左端外圆柱部分的加工：以圆柱的中心线以及上接头通管右端85.7 0.1圆柱面为加工基准。4、圆柱体mm、mm、mm、mm、mm 等圆柱体内孔孔的加工： mm 外圆柱面、 mm 内孔为加工基准。5、零件左端T 形槽及T 形槽对称面的沉头孔和通孔： mm 外圆柱面中心线、左端端面。6、沉头孔中心线。3.5 确定主要表面的加工余量所谓加工余量是指在加工过程中从加工表面切去金属层厚度，分为工序余量和总余量。工序余量是指某一表面在一道工序中切去的金属层厚度。工序加工余量：相邻两工序的工序尺寸之差；工序余量有两种计算方法：（1）对于被包容面： = a b （3.1）（2）对于包容面： = b a （3.2）上述两式中：、本工序余量；a前工序基本尺寸；b本工序基本尺寸。需注意的是对于外圆和孔等回转表面，加工余量为双边余量，以直径方向计算；平面加工余量则是单边余量，即为实际的切削层厚度加工总余量：指零件从毛坯变为成品切除金属层总厚度，它的值就是每道工序的工序余量的总和,即：毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差，同时也是各工序加工余量之和。 = + + + + （3.3）上式中：本工序余量；工序余量；总加工余量是由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的的加工余量称为公称余量。 = = （3.4）式中：工序余量公差；工序最大余量；工序最小余量；加工面在本道工序的工序尺寸公差；加工面在上道工序的工序尺寸公差。一般情况下，工序尺寸的公差按照“入体”原则标注，即对被包容尺寸（轴的外径，实体的长、宽、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），其最大加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯的尺寸公差按双向对称偏差形式标注。确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法和经验法。在这里为了使加工工序余量值准确，这里采用计算法来对加工余量进行确定，余量计算的公式如下：1）对于单边余量：= + + + + （3.5）2）对于双边余量：=/ 2 + + + + （3.6）其中：上工序的尺寸公差；上工序产生的表面粗糙度；上工序留下的空间误差；本工序的装夹误差。根据以上公式确定加工余量如下：工序10：下料，查工艺手册得锻造毛坯公差为0.1mm；工序20：车外圆，工序余量为2.5mm；工序30：车端面，加工余量为2mm；钻孔扩孔为一次性加工，精加工余量3mm；工序40：车端面，加工余量为1mm；钻孔为一次性加工，镗孔加工余量为2mm；工序50：加工各外圆，工序粗加工加工余量为6mm，精加工余量为1mm；工序60：标印，不需要加工余量；工序70；车端面，加工余量1mm；加工阶梯孔及内端面，工序加工余量为2.31mm；工序80：车端面，加工余量0.05mm；加工各阶梯内孔及内槽，工序加工余量6mm；工序90：珩磨，工序加工余量为0.01mm；工序100：去不完全螺纹，不需要加工余量；工序110：钻孔为一次性加工，留取精加工余量0.02mm；工序120：加工T 形槽，粗加工加工余量为5mm，精加工加工余量为2mm；工序130：电火花加工，不需要加工余量；工序140：钳工为去毛刺工序，不需要加工余量。3.6 确定主要表面的切削用量切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。切削速度vc 是指刀具切削刃上选定点相对于工件待加工表面在主运动方的瞬时速度单位为m/min；进给量f 在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移，单位mm/s；背吃刀量（切削深度）待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位mm。由于管连接件的主要是用于零件与零件之间的连接，所以其主要表面是它的内孔，在这里对第30道工序数控车来进行加工切削用量的计算：该工序加工图如下图所示：图3.1 主要切削表面示意图工序30的主要内容在普通车床上用软爪装夹，车端面，定长4450.3mm，钻孔500.5mm，并倒角，车外圆720.2mm，定长mm；1）刀具选择由于该工序的加工要加工毛坯的外表面，所以该加工工序选择90车刀来作为加工所用的刀具。（1）确定外圆最大加工余量毛坯的外圆方向加工余量为2mm，故可两次走刀完成，所以可得= 1mm 外圆加工表面加工公差按IT11 级（2）确定进给量确定进给量 f= 0.1mm，根据切削用量手册，当刀杆尺寸为10mm18mm， 3mm 以及工件直径在 100 到 400 之间时：f =（0.5 0.7）mm按 CA6140 车床说明书取：f = 0.64mm/ r（3）计算切削速度：查参考文献19可知，切削速度的计算公式为3.7（寿命选T=60min）：式中：（3.7）材料系数=242形式系数=0.15材料系数 =0.4系数指数m = 0.2修正系数，见参考文献19表211，即公式3.2：（3.8）式中：钢和铸铁的强度和硬度改变时切削速度的修正系数=1.2毛坯表面状态改变时切削速度的修正系数=0.8车削方式改变时切削速度的修正系数=1.04车刀主偏角改变时切削速度的修正系数=1刀具材料改变时切削速度的修正系数=0.83所以即 =1.2 0.8 1.04 10.83=0.829所以实际切削速度 Vc=102.02(m/min)。（4）确定机床主轴转速：按机床说明书，与451.03r/min 相近的机床转速为400r/min、450r/min 和500r/min。现取机转速为450r/min，如果选取400r/min，则速度损失较大。（5）计算切削工时由式3.9 有：（3.9）根据参考文献19表20，可知：3.7 设备及其工艺装备确定所有的设备有：锯床、普通车床、数控车床、立式加工中心、电火花机床；夹具有：三爪软爪卡盘、数控堵头、顶尖；刀具有：螺纹刀片、螺纹刀杆、减震刀片、减震刀杆、钻头、铣刀；量具有：游标卡尺、螺纹量规、对表盘、塞规、三坐标测量仪、倒角卡尺、角度尺、深度尺。第4 章管连接件第120 道工序的夹具设计4.1 机床夹具的相关概念定义：机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。每一道工序都需要限制要加工零件的自由度，以便用来保证加工的准确度和精度，这些限制零件自由度的、保证加工精度的装置都统称为夹具。根据夹具的使用场合不同，可以分为机床夹具、装配夹具、检验夹具等。一般情况下，机床夹具的使用率是最高的，因此，常将机床夹具简称为夹具5。机床夹具主要由以下的这些元件组成：1）定位元件：在上接头通管装夹时，保证上接头通管在合理精度的位置上；2）刀具导向元件：上接头通管装夹好后，还需要进一步保证刀具的位置精度，在这里称为刀具导向元件；3）夹紧元件：上接头通管在装夹好后，还需要尽量减少在加工过程中产生的其余的一些振动，这里就需要夹紧元件；4）联接元件：除了保证上接头通管在夹具上的位置，还需要保证机床和夹具之间的位置度；5）其他辅助元件：除了以上那些保证定位和夹紧的元件之外气压的一些元件。机床夹具的主要功能如下：1）保证加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度；2）提高生产效率，降低生产成本使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易实现多件、多工位加工；3）扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围；4）减轻工人劳动强度，保证安全生产。机床夹具可以有很多分类方法。通常按机床夹具的使用范围来进行分类，可划分为以下五种类型：通用夹具该类夹具由于具有较大的通用性，固得其名，常用的有三爪自定心卡盘，四爪单动卡盘、顶尖等；专用夹具这类夹具是针对某一工件某一工序而专门设计因其用途专一而得其名；可调整夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工；组合夹具这类夹具由一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装而成，特别适合于新产品的试制和小批量生产；随行夹具这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具，该类夹具除完成对工件的定位和加紧外，还载着工件随输送装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧4.2 工件的夹具选择及在夹具上的定位4.2.1 工件的夹具选择根据夹具的相关概念和选择原则，考虑到该零件为大批量生产，且零件在该工序上所需要加工的部分为旋转面上的T型槽，对于轴类零件的加工，三爪软爪卡盘即可满足加工的要求。但该零件为大批量生产，设计一个专用组合夹具能提高生产效率，简化操作步骤。该夹具有V型块、尾端专用堵头、加紧支座、定位支座构成，尾端专用堵头还可保证该零件的同轴度。所需要的专用夹具尺寸形状如下图所示：V型块定位支座尾座堵头加紧支座定位支座、定位销4.2.2 工件在夹具上的定位工件在机床上的定位实际包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面，由于夹具在机床上的定位也是为了保证工件的尺寸精度和位置精度，工艺系统各环节之间必须具有正确的几何关系，这些都可以通过工件在夹具上的定位来进行补偿，所以，在这里仅对工件在夹具上的定位进行分析。工件定位的基本原理：在夹具设计的定位分析中，常、分别表示沿X轴、Y 轴、Z 轴的移动自由度；而用、分别表示绕X 轴、Y 轴、Z 轴的转动自由度。要加工的零件在没有定位之前是无法进行工艺加工的，它相当于自由刚体。要使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工面位置精度的自由度加以限制，通过对零件自由度的限制达到对零件移动和转动进行控制，达到定位的目的。由该零件的第120 道工序可知，在该步工序的加工过程中，需要限制上接头通管的X 轴、Y 轴、Z 轴的移动自由度、和X 轴、Y 轴、Z 轴的转动自由度、，即完全定位，所以该零件的装夹需要从零件的两端来限制其自由度，其中，V型块可以限制自由度、，带有堵头的尾座顶尖一起可以限制自由度，定位销限制。组合起来总共限制留个自由度、。具体的定位方法如下图所示：定位支座，定位销夹紧支座Z V型块尾座堵头上接头通管X Y 图4.2 第120道工序夹具安装图4.2.3 夹具定位误差分析本工序的定位采用了同轴度定位方式，这样能使加工工件的定位基准统一。基准统一可以减少因定位基准多次变换而产生的定位误差，从而挺高工件的加工精度。本工序的定位，采用的是三爪软爪卡盘和顶尖顶住数控堵头的定位方式，这样限制了轴加工所需限制的自由度。根据装配的情况可知，该道工序的定位基准和设计基准是重合的，所以可以确定该道工序的不重合误差是零，由于它是回转体零件，所以它形状变化所带来的形状误差也不会很大，几乎也可以看做是零。根据上面的这些分析可以知道，上接头通管第110 道工序的定位误差很小，可以忽略不计第5 章管连接件第110 道工序数控程序编制5.1 立式加工中心简介加工中心是数控设备现代化的标志之一，是目前世界范围内使用率最高的机床之一。它是高速、数控技术、自动化、高性能和经济的最为合理的综合体。在1970 年前后，我国正式开始发展数控加工中心，也标志着我国的制造技术站上了一个崭新的舞台。数控加工中心都配备有一个刀库，在刀库里有着各式各样的刀具，这样就能够在一次装夹的情况下完成一道工序的多个工步的加工，也能够完成对复杂的曲面进行加工。所谓立式加工中心就是加工中心的主轴中心线是垂直放置的加工中心，按照其固定立柱是否可移可分为固定立柱和移动立柱两类。由于上接头通管在这里需加工的旋转表面上的孔，所以这里我采用固定立柱式加工中心。立式加工中心包括有四个轴类方向的运动，即普通机床的X、Y、Z 三个轴和绕X 轴旋转的A 轴。通过这四个轴向可以进行相对与普通机床更加复杂面的加工，比如说回转体回转面上的加工等。但是固定立柱式立式加工中心由于立柱高度的限制，一般只能加工高度不是特别高的零件。5.2 数控程序的编制数控程序的编制就是把零件图上所反映出来的需加工表面的通过计算机绘图编程或者人工编程来输入机床系统，实现机床自动加工的过程。它由手工编程和自动编程两类组成。手工编程是指专业的数控编程人员通过对所需加工的零件图纸的分析和计算，自己运用G 代码和M 代码来进行数控程序的编制，然后输入到数控机床当中直接对零件进行加工的编程方式。但对于复杂型面或程序量很大的零件，则采用手工编程相当困难，必须采用自动编程。每一个数控加工程序都由很多的小段的数控程序段组成，每一个程序段都表达了出了每一步的加工工步，而每一个工步的程序都由代码编写而成。而编写的代码包含了地址符和数字。在数控编程当中，字符的含义具有很多，一般来说将字母、数字和符号统称为字符。在上接头通管的第110 道工序中，需要加工回转体上不同回转面上的通孔，这样的话仅仅使用普通的数控程序是不能够完成的，在数控立式加工中心VC130上，则可以通过四轴加工来完成该道工序的加工。四轴加工就是在三轴加工的基础上多了一个可旋转的轴，而四轴加工在一般情况下是很难手工编写出来的，所以在本道工序的加工中，使用CAM 进行编程，得出程序如下：%O0001G40G80T1M6G0G90G54X39Y30.S600M3A0G43H1Z50Z28.1G01Y-30F40G01G42D1X31.8F120G1Y30X45.9Y-30G01G40X39F500G0Z50M5G91G28Z0G28Y0M5G91G28Z0G28Y0M01T2M6G0G90G54X39.Y-30S1000M3A0G43H2Z50Z28G1G42D2X31.7F50G1Y30X46Y-30G1G40X39F500G0Z50M5G91G28Z0G28Y022M01G40G80T1M6G0G90G54X-7Y0S600M3A0G43H1Z50Z28.1G1X38F40G0Z35X-7Y14.21Z28.1G1G42D1X-0.1F40G3X1.5Y12.6R1.6G1X30.2G3X31.8Y14.21R1.6G1G40X38F500G0Z35Y-14.21Z28.1G1G42D1X31.8F40G3X30.2Y-12.61R1.6G1X1.5G3X-0.1Y-14.2R1.6G1G40X-7.0F500G0Z50M5G91G28Z0G28Y0M01T2M6G0G90G54X-7Y0S1000M3A0G43H2Z50Z29G01Z28F50G1X32F5023G0Z50X-7Y14.21Z29G01Z28F50G01G42D2X0G3X1.5Y12.7R1.5G1X30.2G3X31.7Y14.2R1.5G01G40X38F500G00Z35Y-14.21Z29G1Z28F50G1G42D2X31.7G3X30.2Y-12.7R1.5G1X1.5G3X0.Y-14.21R1.5G1G40X-7F500G0Z50M5G91G28Z0G28Y0M01G40G80T3M6G0G90G54X4.77Y0S1600M3A180G43H3Z50G98G81Z33R38F20G80M5G91G28Z0G28Y0M01T4M624G0G90

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