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机械毕业设计全套

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GY02-075@ZXT-06型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计_,机械毕业设计全套

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沈阳理工大学 应用技术学院 2010 届毕业设计 (论文 )开题报告 系 (部 ) 机械工程系 班级 -学号 06101717 姓名 题 目 ZXT-06型多臂机后轴承座加工工艺及工装设计 指导教师 2010.10.26 机床是 对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。 机械 设计 制造 及其自动化专业 毕业设计涉及的内容 很 多，它是 本科四年所有所学课程的综合 ，是 在学完机械制造技术基础 （ 含机床夹具 设 计 ） 和 机械设计制造基础（含机床刀具设计及工艺编排）等全部专 业课、专业基础课等等基础上进行的 ， 是对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的 锻炼 ，因此， 毕业设计在大家的大学四年中是很重要的，它可以说是联接从校园学习到参加实际工作的纽带 。 本次毕业设计使我们能综 合运 用机械制造的基 本 理 论 ，并结合生产实践中学到的技能知 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 (多臂机后轴承座 )的工 艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案完成夹具结构设计的能力。也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的 一次实践机会。 1.设计目的 (1)培养我们运用机械制造及有关课程 (工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测 量、组合机床、金属切削原理与刀具等 )的知识，结合生产实习、毕业实习中学到的实践知 识，独立地分析和解决工艺问题，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)培养我们熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。 (4)进一步培养我 们识 图 、制 图、运算和编写技术文件等基本技能。 2 主要设计内容 1） 分析零件结构，绘出零件图一张及三维实体图一张。 2） 分析零件图， 根据零件结构 制定 一 套加 工工艺方案，制定 最佳的加工工艺方案，填写工艺过程卡。根据本件结构分析，毛坯为灰铸铁， IT6 公差等级，分为粗、半精、精加工 ，主要是铣、钻和镗等加工 。 3） 根据工艺方案， 设计一套钻床夹具和一套镗床夹具。 根据夹具设计手册及本零件结构特点进行设计。 4） 撰写设计说明书一份。 3预期成果 完成 多臂机后轴承座 的机械加工工艺规程制订，完成 工 艺 过 程卡和工序卡 。 1、零件图一张。 2、零件三维实体图一张 3、零件加工工艺过程卡一张。 4、钻夹具一套，镗夹具一套。 5、设计说明书一份 4进度 安 排 第 1 2周 课题调研 ，收集有关资料，写出开题报告 第 3 4周 完成零件图及三维实体图，对零件的结构要素有明确的理解 第 5 7周 完成工艺规程设计 第 8 12周 完成专用夹具装配图设计和主要零件设计 第 13 14周 撰写毕业设计说明书，准备答辩 第 15 周 答辩 参考文献 nts1 李庆春 . 机械制造工艺装备设计实用手册 M.银川 ： 宁夏人民 出版社， 1999. 2 朱绍华 . 机械加工工艺 M. 北京 : 机械工业出版社， 2001. 3 李益民 . 孔加工刀具 M北京： 国防 工业出版社， l998. 4 王凡 实用 机械制造 工艺设计手册 M.北京：机械工业出版社， 2001. 5 孙光华 工装设计 M3. 北京：机械工业出版杜， 1984 6 徐鸿本 . 机床夹具设计 手册 M. 沈阳 ： 辽宁 科学技术 出 版杜， 1979 7 林文焕 .机床夹具设计 M. 北 京 ： 国 防工业出版社， 1987. 8 黄鹤汀 .机械制造装备 M. 北京 ：机械工业出版社， 200l. 9 高化 .机床夹具设计 M. 西安： 交 通大学出版社 ， 1992. 10 浦林祥 金 属切削机 床 夹具 设 计手册 M. 北京：机械工业出版社， 1995. 11 曾志新 机械制造技术基础 M 武汉 ： 武汉理工大学出版社 ， 2008 指导教师 ： 年 月 日 系 (教研室 )意见： 主任： 年 月 日 nts附表一： 沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）课题申报表 课题名称 ZXT-06 型多臂机凸轮箱体加工工艺及工装 设计 课题来源 工厂 课题类型 AY 课题主要 背景和所要完成工作： 生产纲领： 5000台年， 大批量生产 1、零件图一张。 2、零件三维实体图一张 3、零件加工工艺过程卡一张。 4、镗夹具一套，钻夹具一套。 5、设计说明书一份 进行方式 （校内、校外，是否独立完成） ： 独立完成 ，采用 CAD 绘图， Word 文档编辑说明书。 工作量大小及准备程度 ：（要做哪些工作，以及目前该项目所完成的工作 ） 1、 说明书字数 12000 字以上，并有摘要译文。 计算完整正确，文字简洁通顺，打印格式符合规范要求。 2、 设计图纸合计不少于 4 张 0。 现有技术和物质条件 ： 1、 工艺及夹具设计参考书。 2、 计算机软硬件齐全。 时间安排 ： 第 1 2周 课题调研 ，收集有关资料，写出开题报告 第 3 4周 完成零件图及三维实体图，对零件的结构要素有明确的理解 第 5 7周 完成工艺规程设计 第 8 12周 完成专用夹具装配图设计和主要零件设计 第 13 14周 撰写毕业设计说明书，准备答辩 第 15 周 答辩 预期成果 ： （包括实物和说明书） 达到培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的方法和能力。 申请人姓名：荣竑 日期： 年 月 日 系（分院）毕业设计（论文）工作领导小组意见： 经毕业设计领导小组审议，该论文课题符合我系三本（高职）毕业设计选题要求，同意申报。 组长签字： 年 月 日 说明：课题类型：（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究。 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 AX。 nts附表一： 沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）课题申报表 课题名称 ZXT-06 型多臂机后轴承座 加工工艺及 工装 设计 课题来源 工厂 课题类型 AY 课题主要 背景和所要完成工作： 生产纲领： 5000台年， 大批量生产 1、零件图一张。 2、零件三维实体图一张 3、零件加工工艺过程卡一张。 4、 钻夹具一套 ，镗夹具一套 。 5、设计说明书一份 进行方式 （校内、校外，是否独立完成） ： 独立完成 ，采用 CAD 绘图， Word 文档编辑说明书。 工作量大小及准备程度 ：（要做哪些工作，以及目前该项目所完成的工作 ） 1、 说明书字数 12000 字以上，并有摘要译文。 计算完整正确，文字简洁通顺，打印格式符合规范要求。 2、 设计图纸合计不少于 4 张 0。 现有技术和物质条件 ： 1、 工艺及夹具设计参考书。 2、 计算机软硬件齐全。 时间安排 ： 第 1 2周 课题调研 ，收集有关资料，写出开题报告 第 3 4周 完成零件图及三维实体图，对零件的结构要素有明确的理解 第 5 7周 完成工艺规程设计 第 8 12周 完成专用夹具装配图设计和主要零件设计 第 13 14周 撰写毕业设计说明书，准备答辩 第 15 周 答辩 预期成果 ： （包括实物和说明书） 达到培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的方法和能力。 申请人姓名：荣竑 日期： 年 月 日 系（分院）毕业设计（论文）工作领导小组意见： 经毕业设计领导小组审议，该论文课题符合我系三本（高职）毕业设计选题要求，同意申报。 组长签字： 年 月 日 说明：课题类型：（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究。 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 AX。 nts附表一： 沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）课题申报表 课题名称 ZXT-06 型多臂机凸轮 轴 加工工艺及工装 设计 课题来源 工厂 课题类型 AY 课题主要 背景和所要完成工作： 生产纲领： 5000台年， 大批量生产 1、零件图一张。 2、零件三维实体图一张 3、零件加工工艺过程卡一张。 4、 铣键槽 镗夹具一套，钻夹具一套。 5、设计说明书一份 进行方式 （校内、校外，是否独立完成） ： 独立完成 ，采用 CAD 绘图， Word 文档编辑说明书。 工作量大小及准备程度 ：（要做哪些工作，以及目前该项目所完成的 工作） 1、 说明书字数 12000 字以上，并有摘要译文。 计算完整正确，文字简洁通顺，打印格式符合规范要求。 2、 设计图纸合计不少于 4 张 0。 现有技术和物质条件 ： 1、 工艺及夹具设计参考书。 2、 计算机软硬件齐全。 时间安排 ： 第 1 2周 课题调研 ，收集有关资料，写出开题报告 第 3 4周 完成零件图及三维实体图，对零件的结构要素有明确的理解 第 5 7周 完成工艺规程设计 第 8 12周 完成专用夹具装配图设计和主要零件设计 第 13 14周 撰写毕业设计说明书，准备答辩 第 15 周 答辩 预期成果 ： （包括实物和说明书） 达到培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的方法和能力。 申请人姓名：荣竑 日期： 年 月 日 系（分院）毕业设计（论文）工作领导小组意见： 经毕业设计领导小组审议，该论文课题符合我系三本（高职）毕业设计选题要求，同意申报。 组长签字： 年 月 日 说明：课题类型：（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究。 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 AX。 nts附表一： 沈阳理工大学应用技术学院 毕业设计（论文）课题申报表 课题名称 螺旋杆后托脚 加工工艺及 工装 设计 课题来源 工厂 课题类型 AY 课题主要 背景和所要完成工作： 生产纲领： 5000台年， 大批量生产 1、零件图一张。 2、零件三维实体图一张 3、零件加工工艺过程卡一张。 4、 铣 夹具一套 ， 钻 /镗夹具一套 。 5、设计说明书一份 进行方式 （校内、校外，是否独立完成） ： 独立完成 ，采用 CAD 绘图， Word 文档编辑说明书。 工作量大小及准备程度 ：（要做哪些工作，以及目前该项目所完成的工作） 1、 说明书字 数 12000 字以上，并有摘要译文。 计算完整正确，文字简洁通顺，打印格式符合规范要求。 2、 设计图纸合计不少于 4 张 0。 现有技术和物质条件 ： 1、 工艺及夹具设计参考书。 2、 计算机软硬件齐全。 时间安排 ： 第 1 2周 课题调研 ，收集有关资料，写出开题报告 第 3 4周 完成零件图及三维实体图，对零件的结构要素有明确的理解 第 5 7周 完成工艺规程设计 第 8 12周 完成专用夹具装配图设计和主要零件设计 第 13 14周 撰写毕业设计说明书，准备答辩 第 15 周 答辩 预期成果 ： （包括实物和说明书） 达到培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的方法和能力。 申请人姓名：荣竑 日期： 年 月 日 系（分院）毕业设计（论文）工作领导小组意见： 经毕业设计领导小组审议，该论文课题符合我系三本（高职）毕业设计选题要求，同意申报。 组长签字： 年 月 日 说明：课题类型：（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究。 （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。（ 1）、（ 2）均要填写，如 AX。 nts - 1 - 1 零件分析 1.1 零件的结构分析 该零件为多臂机上的后轴承盖，该零件的半圆槽位置上防止轴承，以起到支撑作用。该零件在铸造时留下一个方形的通孔，次孔不仅便于装卸维修，而且在夹具中便于夹紧机构的设计（本夹具的设计便是采用 U 形压板与螺钉螺母的组合夹紧方案）。该零件有许多螺纹孔，根据要求只设计一套钻床夹具，其选择的依据是工件顶面与底面有要求的螺纹孔和光孔。 1.2 零件的工艺分析 1.2.1 表面粗糙度 表面粗糙度影响着连接表面的装配性质和接触状态，其具体要求以 Ra 为标准。为了编排工艺方便选定该工 件的侧面（左视图左端面）为辅助基准，对其表面进行加工，表面粗糙度保证 12.5m，尺寸为 38 的表面粗糙度为 6.3m，工件的底面和顶面要求为3.2m，方槽要求 12.5m、 1.6m、 3.2m（如主视图所示）。而半圆孔表面要求粗糙度为3.2m，该工件底座面上有一个 2X8深 10的孔，该孔在利用钻床夹具钻完之后拿到钳工进行绞孔，以保证其 1.6m 的表面粗糙度。 nts - 2 - 2 机械加工工艺规程的制定 2.1 生产类型的确定 生产类型是指企业生产专业化程度的分类，一般可分为大量生产、成批生 产、单件生产三种类型。 1. 单件生产是指产品品种很多，同一种产品的产量很少。各个工作地所加工对象经常改变，而且很少重复生产。 2. 成批生产是指一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量工作地的加工对象周期性的重复。 3. 单件生产是指产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生产节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。 由于梳箱板是亚麻并条机上的一个不见所以产量不大，因此属于大拿件生产。这样既可有利于设备的安排、有可以缩短生产周期。故此生产类型确定为单件生产。 2.2 机械加工工艺规程的作用与要求 机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件的总称。它是在具体的生产条件下最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审核后来指导生产的。 1、 工艺规程的作用 （ 1） 工艺规程是指导生产的主要技术文件 正确的工艺规程，是长期生产实践和科学实验的基础上，运用工艺理论，有结合具体生产条件制定的并在实践过程中不断地加以改善和完善。因此按照工艺规程可以使各工序紧密配合、严格检查，有组织 有纪律进行文明生产，不出差错，保证优质、高产、低消耗、低成本地制造出产品。 nts - 3 - （ 2） 工艺规程是生产 组织和生产管理工作的依据 产品投入生产之前，可根据工艺规程进行必要的技术准备和生产准备工作。例如原材料和毛坯的供应，机床的准备和调整、专用工艺装备的设计和制造、劳动力的组织等等。另外，工厂的生产计划和高度部门可以根据工艺规程安排投料时间、平均设备负荷、下达生产计划，使生产有节奏而均衡的进行。 （ 3） 工艺规程是新建、扩建或建机械制造厂的主要技术资料。 根据工艺规程是新建、扩建或建机械制造厂的主要技术资料。 根据工艺规程可以确定出所需要的机床种类、型号和数量，车间的生产面积和设备的平面布置，生产工人的数 量、工程和等级等，从而可以拟定出筹建、扩建或改建机械制造厂的计划。 总之，零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必要不可少的技术文件。生产前用它做生产准备，生产中用它做生产指挥，生产后用它做生产检验。因此工厂或车间的每个工人、技术人员和干部都必须按照工艺规程进行生产，以确保产品质量，提高生产率，降低成本和安全生产。 2.3 工艺规程设计的步骤 （ 1） 研究和分析零件的工作图 首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规程它的依据，然后对零件图进行工艺审查。审查的内容有： 零件图上的视图是否完整和正确；零件图山所标的技术要求、尺寸、粗糙度和公差是否为齐全、合理；零件的结构是否便于加工、便于提高生产率；零件材料是否立足于国内、资源丰富而且容易加工。对以上内容，如果在审查过程中认为不合理或者错误及遗漏，可以提出修改意见。 （ 2） 确定毛坯的种类 若毛坯的种类不同，即使是同一个零件，其加工工艺过程也不相同，因此在制定工艺规程时必须正确的选择毛坯的种类和了解毛坯的制造情况。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型直接有关的，另外还与毛坯车间的具体生产条件 有关。 nts - 4 - 铸件：包括铸钢、铸铁、 有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的开头可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能较好，但铸件的机械性能较底，一般壳体零件的毛坯都用铸件。锻件：机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，但毛坯的开头不益复杂，如轴类和齿轮零件的毛坯常用锻件。 根据图纸对该零件的要求，应该采用 HT200的毛坯料。之所以采用 HT200，在与其强度、耐热性、耐磨性较好，减震性良好这一特性。 （ 3） 拟定零件加工的工艺路线 内容包括：定位基准的选择；各表面的加工方法；加工阶段的划分；各表面的加工顺序；工序集中或分 散的程序；热处理及检验工序的安排；其他辅助工序（如清洗、去毛刺、去磁、倒角等）的安排等。 （ 4） 确定各工序的加工余量，计算工序尺及其公差。 （ 5） 确定各工序的切泶用量。 （ 6） 拟定各工序的机床设备 （刀、夹、量具） 和辅助工具。 （ 7） 填写工艺文件 2.4 工件的装夹与获得加工精度的方法 工件的装夹 （ 1）直接找正定位的装夹 将工件直接放在机床上，工人可用百分表、划线盘、直角尺等对被加工表面进行找正，确定工件在机床上相对刀具的正确位置后再夹紧。 在大型滚齿轮形时，若被加工齿轮的分度圆与已加工的外表面有较高的同轴度要求是，工件 放在支座上后，再用百分表找正，使齿坯外圆的中心与工作台的回转中心重合，然后进行夹紧。 这种装夹方法，找正困难且费时间，找正的精度要靠生产工人的经验和量具的精度而定，因此这种方法多用语单件、小批生产或某些相互位置精度要求很高、应用夹具装夹又难以达到精度要求的零件加工。 （ 2）按划线找正装夹 nts - 5 - 工件在切削加工前，预先在毛坯表面上划出要加工表面的轮廓，然后按所划的线将工件在机床上找正、夹紧。 划线时要注意照顾各表面间的相互位置和保证被加工表面有足够的加工余量。 这种装夹方法被广泛用于单件、小批 生，尤其是用于形状较复杂的大型铸件或锻件的机械加工。这种方法的缺点是增加了划线工序。另外，由于所划线条本身有一定的宽度，划线时有误差，因此它的装夹精度较低，一般在 0.2 0.5mm之间。 （ 3） 在夹具中装夹 夹具固定在机床上，夹具本身有使工件定位和夹紧的装置。工件在夹具上固定以后便获得了正确的相对于刀的位置。 这种装夹方法方便、迅速、精度高且稳定，广泛用于成批生产和大量生产中。阶梯轴的洗键槽工序，可将工件直接放在夹具体的 V形块上，不用找正就能保证工件相对刀具的位置，只要用压板夹紧工件，便可进行洗键槽的工作。对于某 些零件 （如连杆、曲轴），即使批量不大，但为了达到某些特殊的加工要求，仍需要着机制造专用夹具。 显然，当机械技工中工件的位置精度（平等度、垂直度、同轴度等），需要经过多次装夹加工后才能获得时，则有关表面的位置精度就可用语上述的定位夹紧方法获得，也可以使有关表面的加工安排在工件的一次装夹中进行，保证加工表面间具有一定的精度。这两种方法，也是机械加工中获得工件位置精度所常用的方法。 本零件采用第三种装夹，根据梳箱板的特点，自行设计夹具，该夹具采用一面两孔定位。主要因为装卸灵活，并且也符合该零件的结构特征。 2.5 工艺路线的制定 2.5.1 定位基准的选择 定位基准选择的正确与否是关系到工艺路线和夹具结构设计是否合理的主要因素之一，并将影响到工件的加工精度、生产率和加工成本，因此定位基准的选择是制定工艺规程的主要内容之一。 定位基准又分为基准、精定位基准和辅助定位基准 ， 分别简称为粗基准、 精基准nts - 6 - 和辅助基准。 粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。 精基准：用已经机械加工的表面作为定位基准，称为精基准。 辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了 便于零件的加工而设置的基准称辅助基准，如轴加工用的顶尖孔等。 选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基准的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。通常先确定精基准，然后再确定粗基准。下面分别介绍有关精基准和粗基准选择的一般原则。 1、精基准的选择 选择精基准时要注意考虑应保证加工精度并使加工装夹的方便、准确、可靠。因此，要遵循以下几个原则： （ 1） 基准重合的原则 尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这样可以减少由于定位不准确引起的加工误差。 （ 2） 基准不变 的原则 尽可能全程各工序的定位基准相同。如轴类零件的整个加工过程中大部分工序都以两个顶尖孔为定位基准；齿轮加工的工艺过程中大部分工序以内孔和端面为定位基准；箱体加工中，若批量较大，大部分工序以平面和两个销孔为定位基准。 基准不变的好处是，可使各工序所用的夹具统一，从而减少了设计和制造夹具的时间和费用，加速了生产准备工作，降低了生产成本；多数表面用同一组定位基准进行加工，避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度；由于基准不变就有可能在一次装夹中加工许多表面，使各表面之间达到很高的位置精度，又可避 免由于多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间，有利于提高生产率。 （ 3） 互为基准，反复加工的原则 当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断 提高定位基准的精度，保证两个表面之间的相互位置精度。如加工套筒类，当内、外圆柱nts - 7 - 表面的同轴度要求较高时，先以孔定位加工外圆，再以外圆定位加工孔，反复加工几次就可以大大提高同轴精度。 （ 4） 自为基准的原则 当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率。如精铰孔时，铰刀与主轴采用浮动连接，加工时 是以孔本身定位基准。又如磨削床身导轨时，常在磨头上装百分表以导轨面本身为基准来找正工件，或者用观察火花的方法卡找正工件。应用这种精基准加工工件，只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的相互位置精度，后者应由先行工序保证。 （ 5） 应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单 通过上述要求和原则，根据零件图的形状和结构特性，考虑到装夹定位等情况，选择工件底座面作为精基准。此外，有利于其他尺寸的定位。 2、 精基准的选择 在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应从以下几个方面考虑： （ 1） 选择要求 加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。 （ 2） 某些表面不需要加工，则应该选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为基准。 （ 3） 选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面 为粗基准，不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确保安全、可靠、误差小。 （ 4） 粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。 通过上述要求，作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺欠。因此，采用梳箱板的侧面作为粗基准。 2.5.2 加工阶段的划分 对于加工精度要求较高和粗糙度要求较低的零件 ，通常将工艺过程划分为粗加工和精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗nts - 8 - 加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。 粗加工阶段：是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。 半粗加工阶段：这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗 加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、功丝、铣键槽等。 精 加工阶段：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值（精度 7 10级， Ra=0.8 3.2um） 。 光整加工阶段：主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值（精度 5 9级，Ra 0.32um，只从被加工表面上切除极少的余量。 此外，将工艺过程划分粗、精加工阶段的原因是： 在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷（夹渣、裂纹、气孔等），以便于及时处理，避免过多浪费工时。 粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切除大余 量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分，应在粗加工之后留有一定的时间。然后在通过逐步减少加工余量和切削乃是的办法消除上述变形。 划分加工阶段可以合理使用机床。如粗加工阶段可以使用功率大、精度较低的机床；精加工阶段可以使用功率小、精度高的机床。这样有利的充分发挥粗加工机床的动力，又有利于长期保持精加工机床的精度。划分加工阶段可在各个 阶段插入必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在 半精加工后进行淬火处理等等。 在某些情况下，划分加工阶段也并不是绝对的，例如加工重型工件时，由于不便多次装夹和运输，因此不必划分加工阶段，可在一次装夹中完成全部粗加工和精加工。为提高加工精度，可在粗加工后松开工件，让其充分变形，再用较小的力量夹紧工件进行精加工，以保证零件的加工质量。另外。如果工件的加工质量要求不高、工件的刚度不足够、毛坯的质量较好而切除的余量不多，则可不必划分加工阶段。 nts - 9 - 2.6 工序的划分及安排 在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将 工艺过程划分若 干个工序。划分工序时有两个不同的原则，即工序的集中和工序的分散。 2.6.1 工序集中与分散 工序集中将若干个工步集中在一个工序内完成，例如在一台组合机床上可同时完成缝纫机壳体 14 个孔的加工。因此一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成。最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 采用工序集中 可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相当地减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂。 工序分散工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少，最大限度的分散是在一个工序内包括一个简单的工步。 工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单， 但专用性强。 在确定工序集中或分散的问题上，主要根据生产规模、零件的结构特点、技术要求和设备等具体生产条件综合考虑后确定。例如在单件小批生产中，一般采用通过设备和工艺装备，尽可能在一太机床上完成较多的表面加工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则。在大批、大量生产中，常采用高效率的设备和工艺装备，如 多刀自动机床、组合机床、及专用机床等，使工序集中，以便提高生产率和保证加工质量。但有的工件因结构关系，各个表面不便于集中加工，如活塞、连杆等可采用效率高、结构简单的专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产。这样易于保证加工质量和使各工序的时间趋于平衡，便于组织流水生产，提高生产率。在成批生产中，尽可能采用效率高的通用机床（如六角机床）和专用机床，使工序集中。 nts - 10 - 2.6.2 工序的安排 1 加工顺序的确定 工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其他加工；先主要表面加 工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中有碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工，如紧固螺钉孔等。 2.7 编制工艺文件 如小表所示： 工序号 工序 名称 工序 内容 设备 工艺装备 1 粗铣 粗铣工件侧面（如左视图左断 面所示）以此面作为工艺辅助基准表面粗糙度为12.5 龙门、双柱铣床 XA2010 面铣刀，游标卡尺，专用夹具 2 镗孔 以第一道工序所加工的面为辅助基准面镗 90孔 卧室镗床TSPX619 镗刀，专用夹具 nts - 11 - 3 粗铣 以底座面为基准铣 76X26H6的方槽，表面粗糙度 12.5 龙门、双柱铣床 XA2010 立铣刀，游标卡尺，专用夹具 4 精铣 精铣方槽表面粗糙度达到1.6和 3.2（如主视图所示） 龙门、双柱铣床 XA2010 立铣刀，游标卡尺，专用夹具 5 粗铣 以工艺基准定位铣 38平面，表面粗糙度 12.5 龙门、双柱铣床 XA2010 立铣刀，游标卡尺，专用夹具 6 精铣 以工艺基准定位铣 38平面，表面粗糙度 6.3 龙门、双柱铣床 XA2010 立铣刀，游标卡尺，专用夹具 7 粗铣 厚为 25 的底座面，表面粗糙度 12.5 龙门、双柱铣床 立铣刀，游标卡尺，专用夹 XA2010 具 8 精铣 厚为 25 的底座面，表面粗糙度 3.2 龙门、双柱铣床 XA2010 立铣刀，游标卡尺，专用夹具 9 钻孔 利用设计的专用夹具对工件的顶面和底面进行钻孔（如主视图所示） 摇臂钻床ZQ3040 麻花钻、专用夹具 10 钻孔 利用专用夹具（本次设计没有要求）对 38的平面进行钻孔 摇臂钻床ZQ3040 麻花钻、专用夹具 nts - 12 - 11 功丝 对 9、 10 道工序所钻的光孔进行功丝 摇臂钻床ZQ3040 丝锥，专用夹具 12 去毛刺 铅工台 平挫 13 检查 2.8 选择各程序所用的机床、量具、刀具 （ 1） 机床选择 零件的加工精度和生产率在很大程度上是由使用机床所决定的 。要根据已确定的工艺基本特征，结合零件结构和质量要求，选择出既能保证加工质量，又经济合理的机床和工艺装备。 这时应认真查询有关于手册或实地调查，应将选定的机床或工装的有关参数记录下来，为以后填写工艺卡片和夹具作出必要准备。 满足工装设计的经济性原则，即在保证产品质量和生产效率的条件，用完成工艺过程所需要工装的费用作为选择分析的基础，对不同方案进行比较，使工装制造费用的维护费用降低。 （ 2） 刀具 刀具选择主要取决于各工序的加工方法，工件材料，加工精度，所用机床的性能，生产率及经济性等，选择时主要确定刀具的材料，型号，主要切削参数等。 （ 3） 量具选择 量具主要依据生产类型和所要求检验的 精度所决定。单件小批量生产中应采用标准的通用量具，如卡尺，千分尺等。大批量生产中，一般应根据所检验的精度要求设计专用量具。 nts - 13 - 3 机床夹具设计 3.1 机床夹具概述 零件在工艺规程指定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。 3.1.1 机床夹具的分类 和组成 1 机床夹具的分类 机床夹具有多种分类方法，如按夹具的使用范围来分，有下面五种类型： （ 1） 通用夹具 例如车床上的卡盘，铣床上平口钳、分度头，平面磨上的电磁吸盘等，这些夹具通用性强，一般不需调整就可适应多种工件的安装加工，在单件小批生产中广泛应用。 （ 2） 专用夹具 因为它是用于某一特定工件特定工序的夹具， 称为专用夹具。专用夹具广泛用于成批生产和大批量生产中，本章内容主要是针对夹具的设计展开的。 （ 3） 可调整夹具和成组夹具 这一类夹具的特点是一定的可调性，或称“柔性”。夹具中部分元件 可更换，部分装置可调整，以适应不同工件的加工。可调整夹具一般适用于同类产品不同品种的生产，略作更换或调整就可以用来安装不同品种的工件。组成夹具适用于同一组尺寸相似、结构相似、工艺相似工件的安装和加工，在多品种、中小批量生产中有广泛的应用前景。 （ 4） 组合夹具 它是有一列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状，尺寸和功能，其配合部分有良好互换性和耐磨性。使用时，可根据加工工件的结构和工序要求，选用适当元件进行组合连接，形成一专用夹具。用完后可将元件拆卸、清洗、除油、入库，以备后用。它特别适合单件小批生 产中位置精度要求较高的工件的加工。 （ 5） 随行夹具 这是一类在自动线和柔性系统中使用的夹具。它既要完成工件的定nts - 14 - 位和夹紧，又要作为运载工具将工件在机床间进行传送。传送到下一道工序的机床后，随行夹具应能力在机床上准确的定位和可靠的夹紧。一条生产线上有许多随行夹具，每个随行夹具随着工件经历生产线的全过程，然后卸下已加工的工件，装上新的待加工工件，循环使用。 2、机床夹具的基本组成 我们可以把夹具组成归纳为几部分 （ 1） 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。本夹具采用JB/T8029.1-1995 支撑板定位。 （ 2） 夹紧元件及夹紧装置 用于固定工件以获得的正确位置的元件或装置。本夹具采用 JB/T8010.9-1999A 型平压板及 GB897-1988 双头螺栓 A 型组成的夹紧机构。 （ 3） 导向及对刀元件 用于确定或引导刀具的元件。如钻套、镗套、对刀装置等，其作用是使刀具与定位元件之间获得正确的相对位置。本夹具由于是钻床夹具所以导向和对刀元件是 JB/T8013.1-1999 定位衬套 B 型和 JB/T8045.1-1999 固定钻套 B 型。 （ 4） 动力装置 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度 ，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 （ 5） 夹具体 用于将各种元件、装置连接在体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 （ 6） 其他元件及装置 根据加工需要设置的元件或装置。 以上所述，是机床夹具的基本级组成。对于一个具体的夹具，可能略少或略多一些，但定位、夹紧和夹具体三部分一般是不可缺少的。 3.1.2 机床夹具的功能和应满足的基本要求 1、机床夹具的功能和应满足的要求 （ 1） 保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通 过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。 （ 2） 提高生产率 使用夹具来安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，nts - 15 - 采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产效率。 （ 3） 扩大机床的使用范围 有些机床夹具裨上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 （ 4） 减轻工人的劳动强度 ，保证生产安全。 2、机床夹具应满足的基本 要求包括以下几方面： （ 1） 保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、加紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 （ 2） 夹具的 总体方案应与年生产纲领相适应，在大批量生产时，尽量采用快 速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。 在中 、 小 批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 （ 3） 安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有 工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作 方便。大批量生产笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 （ 4） 排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 （ 5） 机床夹具应有良好的强度、风度和结构工艺性。机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 3.2 机床专用夹具的 设计步骤 3.2.1 设计前的 准备工作 （ 1） 明确工件的年生产纲领。 它是夹具总体方案确定的依据之一，它确定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大 批量生产时，一般选择机动、多工件、自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。 nts - 16 - （ 2） 熟练工件零件图和工序图。零件图给出了工件的尺寸，形状和位置，表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准，工序尺寸，已加工表面，待加工表面，以及本工序的定位，夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。 （ 3） 了解工艺规程中本工序的加工内容，机床，刀具，切削用量，工步安排，工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案，操作，估计夹紧力等方面必不可少的。 3.2.2 总体方案的确 定 总体方案包括下述三个方面： 1、 定位方案 工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。要拟定几种具体方案进行分析比较，选择或组成最佳方案。 2、 夹紧方案 确定夹紧力的方向，作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估计夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。 3、 夹具的总体形式 一般应根据工件的形状，大小，加工内容及选用机床等因素来确定。 3.2.3 绘制夹具装配图 总 装配兔应按照国家标准尽可能 1： 1 的绘制，这样图样有良好的直观性。 但 本夹具由于 尺寸比较大，所以，根据情况采用 1： 2 绘制。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。 夹具装配图可以按如下顺序进行：把工件视为透明体 ，用双点划线画出轮廓，画出nts - 17 - 定位面，夹紧面和加工表面，无关表面可以省略，画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构，必要时可用双点划线画出松开位置的夹紧 元件的轮廓，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配 合和技术条件，对零件编号，填写标题拦和零件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度，刚度验算。 3.2.4.1 夹具精度的验算 夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。影响位置精度的主要因素有三个方面： （ 1） 工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。夹紧误差是工件在夹具中夹紧后，工件和夹具变形所产生的误差。 （ 2） 夹具在机床上对定位误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形云顶的位置误差 （ 3） 加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度，运动精度，机床 ，刀具，工件个夹具组成的工艺系统加工时的收力变形，受热变形，磨损，调整，测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。 3.2.4.2 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件 夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检查本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配图和装配精度的检测。 1、 夹具装配图上标注的尺寸 （ 1） 夹具外型轮廓尺寸 （ 2） 夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。 （ 3） 夹具与刀具的联系尺寸，如对刀塞的尺寸，对刀块表面到定位表面 的尺寸及公差。 nts - 18 - （ 4） 夹具中工件与定位元件间，导向元件与刀具，衬套间，夹具中所有互相间有配合关系元件应标注配合尺寸，种类和精度。 （ 5） 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差。 2、 夹具装配图上应标注的技术要求 应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面： （ 1） 定位元件的定位表面间相互位置精度。 （ 2） 定位元件的定位表面与夹具安装基面，定向基面间的互相位置精度。 （ 3） 定位表面与导向元件工作面间的互相位置精度。 （ 4） 各导向元件的工作面间的互相位置精度。 夹具上有检测基准面的话，还应表注定位表面，导向工作面于该基准面间的位置精度。 3.3 夹具体设计 3.3.1 概述 1、 夹具体设计的基本要求 夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件 连接成一个有机整体。设计夹具体时应满足如下要求： （ 1） 刚度和强度 设计夹具体时，应保证在夹紧力和切削力等外力作用下，不产生过的的变形和震动。必要时，可在适当位置设置若干条加强筋。 （ 2） 夹具安装稳定 机床夹具通过夹具体安装在机床工作台上，安装应稳定，为此机床夹具重心和切削力等力的作用点应处在夹具安装基面内。机床夹具告诉越大，要求夹具底平面面积也越大。为使夹具体平面于机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适当挖空。 （ 3） 夹具体结构工艺性良好 设 计时应注意夹具体的毛坯制造工艺性、机械加工工艺nts - 19 - 性和装配的工艺性。 （ 4） 便于清楚切削 为防止加工中切削积聚在定位元件工作表面或其他装置中，影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要考虑切削排除问题。 2 夹具体材料及制造方法 夹具体可用铸造或焊接方法制造。 由于铸造夹具体具有下列特点，所以得到了较广泛的应用。 （ 1） 铸造工艺性良好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限量； （ 2） 铸造夹具体吸振性良好，可减少或避免其受力而产生的震动； （ 3） 铸造夹具体承受抗压能力大，可靠受较大的切削力、夹紧力等力的作用。 铸造夹具体材料，一般采用 HT150 或 HT200 两种。夹具体应进行时效处理，以消除内应力。 3、 铸造夹具体的技术要求： 铸造夹具体的技术要求，一般有如下规定： （ 1） 铸件不许有裂纹 、气孔、砂眼、疏松、夹渣等铸造缺陷。浇口、冒口、结疤、沙砾应清除干净。 （ 2） 铸件在机床加工前应经时效处理 。 （ 3） 未注明的铸造圆角 R（ 3-5） mm。 （ 4） 铸造拔模斜度（铸件在垂直分型面的表面需要有铸造斜度） 3.3.2 钻模夹具体设计 夹具体材料选用 HT200，其尺寸大小为 480X133.5X192mm，该夹具体采用钻模板与夹具体组合的形式，形状为 N 字形，（如钻模夹具体零件图所示）。为了保证夹具体在钻孔时排削方便在夹具体四周设有 4X2 的排削槽。由于该工件顶面与底面都需要钻孔，因此设计上下摸板与夹具体一体的设计方式，为了零件装卸方便（只要把工件立起来放入设计的夹具体中即可）。该零件在加工过程中要注意保证行为公差，夹具体上下表面与基准