GY01-126@尾接杆零件工艺规程及夹具设计
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机械毕业设计全套
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GY01-126@尾接杆零件工艺规程及夹具设计,机械毕业设计全套
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西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 （本科毕业论文） 外文文献及译文 题目： Robots Make Computer Science Personal 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 陈慧斌 指导教师 邓修 瑾 毕业时间 2014.6 nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 外文文献 原文： Robots Make Computer Science Personal They also make it more hands-on, real, practical, and immediate ,inspiring a new generation of scientists deep interest in the field. Computer science has lost its appeal, and robots can help find it. Even as computing has in vadedevery aspect of our lives, CS as a field of study is often seen as disconnected from these same lives. So to reestablish the connection,the Institute for Personal Robots in Education (IPRE, ) is developing a personal robot, software,and curricula to help teach introductory CS courses. Imbued with the proper pedagogical philosophy and training, it can help make CS mor- epersonal. Who is to blame for the current lack of interest ? Well, me, for one. But CS education has long been a student repellent, along with what might be viewed as asocial industry practices and unfortunate Hollywood stereotypes. Though there are islands of hope (such as Carnegie Mellon University and the Georgia Institute of Technology), overall, fewer students are enrolling in CS courses, staying with them,or moving into industry because w e have was hed them out of the classroom and the pipeline. Then again, maybe the lack of interest simply reflects the state of the U.S. economy. But if you look at the numbers over the past 20 years, at least some invariants cant be explained away by economic booms and busts. Women and minorities have always been underrepresented in computing; their numbers in the U.S. nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 peaked almost 25 y ears ago. Meanwhile, from 1998 to 2004 the enrollment of women in CS fell 80%, from about 1.5% to about 0.25%, according to the Higher Education Research Institute at the University of California,Los Angeles (/heri/heri.html) 4. This trend is related to CSs reputation for being impersonal to all types of students, as reflected in the falling enrollment figures across the board, also according to the Higher Education Research Institute. Foll owing recent research in CS gender issues, we no w know much mor e about the weaknesses in CS education 2, most notably that students personal values are often at odds with the environment in CS classrooms. For example, long solitary hours in the laboratory obsessing over minute details is exactly the opposite of what many students are looking for. If CS educators would confront this reality and develop the pedagogical principles needed to fix it, w e could at least hope that the gr owing crisis in the CS pipeline might be ameliorated. Toward this end, my colleagues and I at IPRE have embarked on a multiyear project to create new introductory CS courses and textbooks designed to be accessible and inspiring to all students. The curricula are centered around a small personal robot (about the size of a paperback book) tentatively named Gyro being developed at the Georgia Institute of Technology (see the figure here). Our visions that each student would pur chase one for about$150 retail at their college bookstores, using them throughout their CS explorations. IPRE was initiated through a $1 million grant from Microsoft Research, announced in July 2006. At first glance, using robots may sound like a strange way to attract into CS those students who have traditionally been intimidated, excluded, or weeded-out of the field. One could imagine that robots would only exacerbate the problem rather than help alleviate it. However, CS is fundamentally about problem solving, and the example problems assigned to students in the classroom can profoundly influence ho w they perceive CS relevance and useful-ness. For example, an instructor who illustrates the topic of parsing with a com -piler example has lost an opportunity to connect CS with the rest of the everyday world. Exclusively using such incestuous examples is the equivalent of computer science for the computer scientist. We must provide motivation that is instantly appreciated and understood by all. nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 Having an artifact in this case a robot provides intrinsic motivation to both the instructor and the student to explore the science and engineering behind it. Students continue for reasons (such as fun, curiosity, and to show off to family and friends) that are very different from those traditionally identified. Consider a student who writes a program that produces the output 5 then later disco vers the correct output is 4. The instructor would likely attempt to motivate this students innate interest in the art and science of debugging. However , the goal of producing the correct answer motivates only some students, while others see it only as a way to please the instructor. Now consider an assignment that requires students to write a pro-gram to create a dancing robot. The notion of correct answers is thrown out the window. In addition, the instructor doesnt have to artificially motivate debugging because the students generate their own motivation. They initiate the debugging conversation, eager to understand and fix a program not because it is perceived by the instructor as wrong but because the robot doesnt do what they want it to do. Projects like robot dancing represent a more natural learning environment, focusing on the creative not the merely correct. Our embrace of the personal robot in the class-room is built on the shoulders of creative giants, including: Karel. In the form of an ASCII character or toy-like robot only a few pixels tall, it moves through at grid world picking up and dropping off beepers3; Alice. Controlling beautifully rendered characters(such as chickens, snowmen, and ovens), it allows students to create animated stories(); and Lego Mindstor ms. These build-it-yourself robots are packaged as a kit (). Our vision of a personal robot in the classroom adds to the conversation. It will emerge from its box, perhaps in the form of an egg or small creature rolling around on its own wheels, immediately usable by students for writing simple control programs or for instant messaging other robots and using the IMs to allow them to coordinate their robots behaviors. They will operate in the real-world environment of walls and nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 gravity, a place quite different from Karels beeper-tagged grid world. In addition, the software, called Myro, we are developing for controlling robot movements, reactions, and environmental sensing can be used in real robotics research projects. (Myro is implemented in Iron-Python and C# running on .NET and Mono, the open sour ce- implementation of .NET .) It will help students progress fr om introductory coursework to more advanced concepts (such as data structures and object-oriented programming). It will be able to control a variety of simulated, educational, and commercial robots, including Mobile Rs Pioneer, iRs Roomba, and Lego Mindstorms. It will enhance students understanding of what it means for software to perform within and despite the constraints and opportunities of the physical world, helping bring a sense of authenticity to the class-room, for which there is no substitute. Guided by the philosophical principle of pedagogical scalability, IPRE looks for tools that are simple to understand and use immediately yet provide strong . One such tool is the language Python, which is intuitive, powerful, and easy to learn () 1. We have been exploring its use in CS education for several years. We now hope to develop and identify a library beyond Myro, Gyro, and Python of pedagogically scalable hardware, software, and course ware tools for teaching CS. Robots are no silver bullet for overcoming the current difficulty attracting and keeping students. But they can be used in combination with other ideas to create a mor e meaningful, accessible, interesting, intellectually challenging medium for teaching. We hope that they, along with personal open-ended assignments and a scalable pedagogical framework, will help attract, inspire, prepare, and keep a large and diverse group of students. Our aim is for them to find CS more satisfying, as well as a great place to refine their computational thinking, creativity , and career ambitions. We begin testing these ideas in the classroom in the spring of 2007 at both Bryn Mawr College and the Georgia Institute of Technology, then explore the possibilities over the following three years. If all goes well, perhaps these personal robots will help CS regain the universal appeal it once had. nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 译文： 机器人技术使计算机科学更加贴近大众 机器人技术同时也使计算机科学更加实用、真切，更富于操作性和动作的迅捷。 计算机科学已经失去了往日的感染力，然而机器人技术可以帮助它找回往日的辉煌。计算机似乎已经侵占了我们生活的方方面面，但是机器人技术的研究似乎还处于若即若离的 状态。所以，为了重建两者之间的联系，个人教育机器人研究院正在研制一款个人使用的机器人，包括机器人本身、软件、课程等。这些均将用于帮助人们学习初步的计算机课程。课程融入了合适的教学哲学，使计算机的学习更加个人化。 谁应该为现在没有意思的计算机课程负责？好吧，我，还是其他什么人。计算机科学的教育一直被认为是“学生的噩梦”，同样被看做已经不幸地成为老一套的好莱坞模式。虽然还有一些迹象表明计算机科学还是很不错的学科，但是，从整体来说，更少的学生进入计算机领域，因为我们已经把他移出了我们的课程。 更进一步的说，很有可 能，计算机科学缺乏魅力恰好反映了美国当前的经济状态。但是，如果你有看过过去二十年的数据，就会发现至少一些不变量通过经济的繁荣和增长是不能解释的。妇女和少数民族在计算机领域长期一来一直没有足够的代表。在过去的二十五年里，他们的数量一直领先。同时，根据位于洛杉矶的加利福尼亚大学高等教育研究中心的调查结果显示，从 1998 年到 2004 年，计算机领域的妇女招收人数下降了百分之八十，从原来所占比例百分之一点五，到现在的百分之零点二五。这一趋势和计算机科学在所有的学生中备受冷遇有关，这可以从持续下降的招收图表中可以看到， 同时也可以从高等教育研究中心看到。跟随最近的一项关于计算机科学的属性问题的研究，我们可以知道更多计算机科学在教学方面的弱点，更加明显地发现，对于教学的环境，学生们各执一词。例如：长期单独一个人在实验室，纠缠于大量细微末节的东西，和许多学生的追求是大相径庭的。如果计算机科学的教学能够坦然面对这一事实，发展可以修复这一缺陷的教学理论，那么我们至少可以希望这一局面能够慢慢得以改善。 最后，我和我在个人教育机器人研究院的同事们开始从事一项为期多年的工程，这项工程旨在编写出新的计算机科学课程导论和相应的教科书，使这门 科学nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 能够更容易被人接受，从而激发所有的学生。课程的核心围绕一个小的私人机器人，大约就一本平装书那么大，我们暂时把它命名为“陀螺”，我们希望每个同学都能花上一百五十美元在他们大学的书店里买到这个小机器人，并且使用它完成自己的计算机科学之旅。个人教育机器人研究院已经接受了来自微软研究中心的一百万的补助金。发表于 2006 年 6 月。 首先，将机器人用于计算机科学的教学中听起来似乎很奇怪。学计算机的学生在提起计算机的学习时，只会感到恐怖。有些人会想到，机器人的应用只会使这一问题更加严重，而不是缓和矛盾。然而，计算机科学 教学所存在问题的解决是刻不容缓的，刻意给学生分配的老套的例题，会严重影响到学生对计算机科学的理解和应用。比如：一个老师使用汇编语言来阐明一个概念时，其本身已经切断了计算机科学和生活的联系。专门使用那些没有血肉的教学例子就好像计算机科学家在学计算机。我们必须提供足够的吸引力，以推动学生能理解和欣赏这门科学。 有了这件工艺品 一个机器人，它为教师和学生提供了内在的学习动力，激发他们去探索计算机背后的科学。到那个时候，学生们坚持学习计算机的原因将会多种多样，因为兴趣、好奇心、或者是想在家人和朋友面前炫耀一下。设 想一下一个学生写了一个程序，运行结果是五，但随后他发现正确答案应该是四。看到这个，老师的反映可能是试图去激发学生在排查故障上边的兴趣。然而，对排除故障得到正确答案的学生只是少部分，而其他学生把这一过程只是看做取悦老师的方式而已。现在，考虑这样一个任务，要求学生写一个能让机器人跳舞的程序。正确答案已经一目了然了。另外，教师们不需要人为地激发学生去排查故障，因为学生已经自然而然地在寻找了。他们排查故障，努力修复程序，不是因为老师说这是错误的，而是机器人没有做出他们指挥的动作。像“跳舞的机器人”这样的题目，呈现了 一个自然而然的学习环境，激发学生的创造力，而不是仅仅让学生寻找一个正确的答案。 在创造课堂私人机器人的过程中，我们得到了很多具有创造力的卓越人才的支持，包括： 卡雷尔 ， 艾丽丝 ， 垒高拼装玩具 商 。 我们期望在课堂上使用的私人机器人能够增加交流功能，而且更加人性化。没准它能像破壳的小鸡一样从盒子里边钻出来，还能像小生物一样用脚走路。最nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 重要的它能够协助同学们完成简单的控制程序，或者和别的机器人进行即时通讯，同时，使用感应电动机调节他们的动作。这样的机器人是可以在真实环境中操作的。另外，软件 迈罗 ， 我们研制它将用于控制机 器人的动作、反映和环境的感知，其实，它也可以用于机器人的研制项目中。它可以帮助学生从传统的引导式教学走向更加先进的教育理念。它可以控制各种各样仿生型、教育型、商业型机器人。它可以增强学生对软件的理解能力。因为没有替代产品，所以机器人会给学生带来更强的权威性。 在“教学的可扩展性”哲学原理的指导下，个人教育机器人研究院正在研制这样的工具，它以学长的身份呈现在学生面前，易于好理解，使用起来可以提供强大的教学平台。一个名叫派森的语言学习工具就是其中之一，我们在计算机科学教育平台上开发它已经多年了。现在我们想开发一 种无论是从软件还是硬件方面，均超越 迈罗 、陀螺、和派森的电子图书馆，用于计算机科学的教学。 机器人没有什么特别的高新技术以解决现在保留和吸引学生的难题。但是可以通过和其它思想的交融，创造出一个更加有趣、贴近生活、智力上富于挑战性的教学模式。我们希望，通过使用较为灵活的学习任务和可升级的教学构架，能够激发和吸引更多的学生学习计算机科学，从而保持一定数量的学生群体。我们的目标是然他们发现学习计算机科学的乐趣，同时也是更大程度的提炼他们的计算思想、创造力和事业上的博大雄心。 我们开始测试这一观点是在 2007 年的春天 ，同时在布林莫尔学院 和 乔治亚理工学院，在随后的三年里，考究了这一计划实施的可能性。如果一切进展顺利的话，没准机器人能帮助计算机科学这门课程重回当年的雄风。 nts 本科毕业设计论文 题 目 尾接杆工艺及铣床夹具设计 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014.6 nts 毕业 任务书 一、题目 尾接杆工艺及铣床夹具设计 二、指导思想和目的要求 毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工 作能力的重要教学实践环节。通过毕业设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库，着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。 三、主要技术指标 1、对指定的零件图进行结构分析和工艺分析，并绘制零件图； 2、确定毛坯类型，查阅相关余量，设计与绘制毛坯图； 3、确定各加工表面加工方法，确定工序余量，制定工艺路线； 4、编制全部工艺规程； 5、设计尾接杆铣床夹具，绘制一张夹具体零件图； 6、编写说明书（论文）。 四、进度和要求 1、分析并绘制零件图 1 周 2、绘制毛坯图 1 周 3、设计工艺路线及编制工艺规程 4 周 4、设计工艺装备 3 周 5、编写说明书（论文） 2 周 五、主要参考书及参考资料 1 阎光明 ,侯忠滨 .现代制 造工艺基础 .西安 :西北工业大学出版社 ,2007. 2 毛平淮 .互换性与测量技术基础 .北京 :机械工业出版社 ,2010. 3 孙丽媛 .机械制造工艺及专用夹具设计指导 .北京 :冶金工业出版社 .2010. 4 王先逵 .机械加工工艺手册 (工艺基础卷 ).北京 :机械工业出版社， 2007. 设计 论文 nts I 摘 要 本设计题目是尾接杆工艺及铣削加工夹具设计。 首先，运用机械制造技术及相关的课程知识，依据零件和生产纲领的要求，分析从毛坯到零件整个过程中每一道工序的进行和安排，制定出切实可行的加工工艺规程 路线，确定加工方案。然后，根据图纸要求的技术条件解决工件在加工过程中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具。最后，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，设计出高效、经济、合理并且能保证加工质量的夹具。 关键词： 工艺 ,机械制造，夹具设计 nts II ABSTRACT This design topic is the tail rod connecting process and drilling fixture design parts. First, using of machinery manufacturing technology and related knowledge, on the basis of parts and the requirements of the production program, analysis from the blank to the whole process of parts of every process and arrangement, formulate the processing procedure of feasible routes, determine the processing scheme. Then, according to the technical condition requirements of the drawings, the workpiece in the process to solve relevant problems in stepping up and aspects of the process route arrangement, determine the relevant process size and select the appropriate machine tools and tool. Finally, machine tool fixture design reference manual and related aspects of the books, the design of efficient, economic, reasonable and can ensure the quality of processing fixture. KEY WORDS: technology, machinery manufacturing, fixture design nts III 目 录 第一章 尾接杆零件机械加工工艺规程设计 . 1 1.1 基本概念 . 1 1.2 零件的生产类型的确定及工艺分析 . 1 1.2.1 确定生产类型 . 1 1.2.2 加工零件工艺分析 . 1 1. 3 确定毛坯 . 3 1.3.1选择毛坯 . 3 1.3.2 钢质模锻件 毛坯尺寸及其公差的确定 . 5 1.3.3 绘制毛坯图 . 7 1. 4 拟定工艺路线 . 8 1.4.1 各表面加工方法 . 9 1.4.2 定位基准的选择 . 11 1.4.3 加工阶段的划分 . 12 1.4.4 个加工表面机械加工余量、工序尺寸的确定 . 13 1.4.5 工序顺序安排 . 14 1.4.6各工序切削用量和加工机床的确定 . 15 第二章 机床夹具设计 . 19 2. 1 机床夹具设计概述 . 19 2.1.1 机床夹具基本概念 . 19 2.1.2 机床夹具的分类 . 19 2. 2 工件的定位原理、定位原则和定位方法 . 20 2.2.1 工件的定位原理和定位原则 . 20 2.2.2 工件的定位方法及误差 . 20 2. 3 工件的夹紧及夹紧装置 . 22 2.3.1 夹紧的基本概念 . 22 nts IV 2.3.2 夹紧装置分类和效用 . 22 2. 4 专用夹 具的设计 . 22 2.4.1 设计专用夹具的基本要求 . 22 2.4.2 设计夹具的依据 . 23 2.4.3设计夹具的程序和内容 . 23 第三章 尾接杆工序 75、 80 铣削加工夹具设计 . 24 3. 1 机床夹具设计方法和步骤 . 24 3. 2定位方法与定位元件的选用 . 24 3. 3 绘制尾接杆铣床夹具的装配图 . 29 参考文献 . 32 致 谢 . 33 毕业设计小结 . 34 nts 1 第一章 尾接杆零件机械加工工艺规程设计 1.1 基本概念 机械加工工艺过程是指用机械加工方法逐步改变毛 坯的状态（形状、尺寸和表面质量等），使之成为合格零件所进行的全部过程。把工艺过程的有关内容，用文件的形式确定下来，称为机械加工工艺规程。工艺过程用来指导零件的加工过程。 机械加工工艺过程可分为： （ 1） 工序。一个（或一组）工人，在一台机床对一个工件所连续完成的那部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元。 （ 2）工步。在加工表面不变、切削工具不变、切削用量不变的情况下，所连续完成的那一部分工艺过程。 （ 3）走刀。走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那一部分工艺过程。整个工艺过程由若干个工序组成，每一个工序可 包括一个工步或几个工步，每一个工步包括一次或几次走刀。 （ 4）安装。使工件在机床上定位并将它夹紧的过程。 （ 5）工位。工件在机床上一次安装后，要经过的若干个位置依次进行加工，则工件在机床上所占据的每一个位置所晚上的马一部分工艺过程。 1.2 零件的生产类型的确定及工艺分析 1.2.1 确定生产类型 工艺过程必须根据给定的生产量的大小来设计。生产量的大小决定着生产类型，一般可分为三种基本类型： （ 1） 单件小批量生产。（ 2）成批生产。（ 3）大量生产。 根据要求及查阅相关手册可 确定该 连杆件 生产类型为 中小批生产 生产 。 1.2.2 加工零件工艺分析 nts 2 图 1 尾接杆零件图 （ 1）零件的作用 尾接杆 零件 (图 1）是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。从整体上来看。飞机液压助力器是安装在飞机副翼操纵机构中或方向舵操纵系统中，用于不可逆的液压助力器操纵。当飞机液压系统损坏或压力下降时，液压助力器外筒左右两腔沟通，即助力器当一拉杆使用，以实现人力应急操纵。每架飞机上装有两台液压助力器。分别操纵左右副翼或方向舵。 尾接杆 零件在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，另一端通过关节轴承与飞机的副翼连接，其作用是带动飞机操纵系统的摇 臂和拉杆，而使飞机的副翼偏转，在工作时能够传递 3800公斤以上的力，是一个能承受复杂力的受力件。 （ 2） 零件的结构分析 1) 零件的主要加工表面：外圆 C表面及 50轴端面 , 61.5左右端面（表面粗糙度 Ra值 1.6）， 42的孔， 26的孔， 32的孔（表面粗糙度 Ra值 1.6），球面 SR30。 2) 主要形位误差： nts 3 50端面和 61.5两端面对 C表面的圆跳动公差为 0.02mm。 32中心线对 C面的位置度公差 0.1mm，垂直度公差为 100:0.08, 32圆柱度公差为 0.005mm。 2的孔相对于 C面的对称度公差为 0.05mm。 3) 设计基准：径向 50中心线，轴向 50 左端面。 （ 3） 零件的材质 30CrMnSiA是高强度合金钢，具有很高的强度和韧性，淬透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好，有回火脆性倾向，横向的冲击韧度差，焊接性能较好，但厚度大于 3mm时，应预热到 150，焊后需热处理，一般调质后使用。30CrMnSiA是飞机制造业中使用最广的一种调质钢，用于制造飞机重要锻件，机械加工件和焊接件。 30CrMnSiA属中碳调质钢， 30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮 ，链轮都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。 （ 4） 零件的其他技术要求 螺纹倒角 120至丝底。 磁力探伤。 毛坯锻制，供应为无发纹钢，钢锻件按 HB5024-77/类。 外表面镀镉 5-8m,除表面 B外，螺纹 M6-6H和其余表面发兰。 1. 3 确定毛坯 1.3.1 选择毛坯 毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的 机 械加工工艺 和加工质量密切相关，为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 常见的毛坯种类有以下几种： （一）铸件 对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、nts 4 精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。 （二）锻件 锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻 件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。 （三）型材 型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。 （四）焊接件 焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效 处理后才能进行机械加工。 （五）其它毛坯 其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。 毛坯的选择原则 （一）零件的生产纲领 大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，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。如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。 （二）零件材料的工艺性 例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材 ；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。 （三）零件的结构形状和尺寸 形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择 自由锻造 ，中小型零件可考虑选择模锻件。 （四）现有的生产条件 选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件 以及外协的可能性和经济性等。 本次尾接杆零件生产类型为中小批，含有多个加工表面，外形比较复杂，nts 5 同时采用钢质材料，属于航空方面零件，力学性能要求较高，所以选择毛坯时采用模锻件。 1.3.2 钢质模锻件毛坯尺寸及其公差的确定 钢质模锻件毛坯公差和机械加工余量均通过查表以及计算获得，该表格适用于重量小于或等于 250千克，长度小于或等于 2500毫米的模锻件、热模锻压力机、螺旋压力机和平锻机上成批生产的钢质热模锻件。 （ 1） 确定各种锻件公差和机械加工余量的主要因素 1) 锻件重量。根据锻件的基本尺寸进行计算，并可按此重量查表 确定公差和余量。 2) 锻件形状复杂系数 S。 外轮廓包容体锻件的重量相应锻件外轮廓包容体锻件重量WwS 简单： S1大于 0.63，小于 1。 一般： S2大于 0.32，小于 0.63。 较复杂： S3大于 0.16，小于 0.32。 复杂： S4小于等于 0.16。 3) 分模线形状：可分为平直分模线和对称弯曲分模线。 4) 锻件材质系数。（分为 M1和 M2两级） M1 ：最高碳的质量分数小于 0.65 的碳钢，或合金元素最高总的质量分数小于3.0 的合金钢。 M2：最高碳质量分数大于等于 0.65 ，或合金元素最低总的 质量分数大于等于3.0 的合金钢。 5) 零件的加工表面粗糙度，该图表适用于表面粗糙度 Ra 值大于 1.6m。 6) 加热条件。 尾接杆零件的锻件重量在图表适用范围内，锻件形状复杂系数为简单，分模线形状为直线，锻件材质系数为 M1。 （ 2） 钢质模锻件的公差。 1) 长度、宽度和高度极限偏差（查表如图 2）。 nts 6 图 2 模锻件长度、宽度、高度极限偏差 2) 厚度极限偏差（查表如图 3）。 图 3 模锻件厚度方向极限偏差 （ 3） 加工余量和极限偏差的确定 确定模锻件机械加工余量时，根据估算模锻件重量，加工精度及锻件复杂系数，查下图 4可得。（其中余量为单边 余量） nts 7 图 3 模锻件内外表面加工余量 50和 35外圆表面，重量 2千克，磨削加工精度 F2，复杂系数 S1，查的直径方向单边余量范围 1.7-2.2。 50外圆上偏差 +1.4，下偏差 -0.4； 35外圆上偏差 +1.4，下偏差 -0.4。 61.5和 25外圆表面重量 2千克，一般加工精度 F1，复杂系数 S1，查表可得直径方向单边余量 1.7-2.2。 61.5外圆上偏差 +1.5，下偏差 -0.5； 25外圆上偏差 +1.2，下偏差 -0.4。 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量和公差：查表可得这些公差均为1.7-2.2. 对所查公差数据进行圆整：直径方向余量均取 2mm，外圆表面沿轴线长度方向的余量均取 2mm，同时对各余量进行综合考虑， 17.6左侧和右侧的余量值可以加入到 17.6轴向方向的长度内，基本确定为 14mm，其他轴线和圆周长度就在直径方向上加 4mm（其中 61.5圆整为 61.5）。这样，毛坯的所有尺寸基本确定下来了。 1.3.3 设计毛坯图 nts 8 （ 1） 毛坯图的表示 其方法如下： 实线表示毛坯表面轮廓，以双点划线表示经切削加工后的表面，在毛坯图上可用交叉线表示加工余量。 毛坯图上的尺寸值包括加工余量在内。可在毛坯图上注 明成品尺寸（基本尺寸）但必须加括号。 在毛坯图上可用符号表示出机械加工工序的基准。 在毛坯图上注有零件检验的主要尺寸及其公差，次要尺寸可不标注公差。 在毛坯图上注有材料规格及必要的技术要求。如材料及规格、毛坯精度、热处理及硬度、圆角半径、起模斜度、内部质量要求等。 （ 2） 绘制尾接杆零件的毛坯图如下： 图 4 尾接杆毛坯图 1. 4 拟定工艺路线 nts 9 1.4.1 各表面加工方法 加工方法的选择 （ 1） 首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及分几次加工。 （ 2） 决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。 （ 3） 选择加工方法要 考虑到生产类型，即要考虑生产效率和经济性问题。 （ 4） 选择加工方法还要考虑本厂或本车间的现有设备及技术条件。 此外，选择加工方法还应考虑一些其他因素，例如，工件的形状、质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。 机械加工的加工方法以及所能达到的加工质量，很多都来自生产实践之中。由于本人并没有积累很长时间的机械加工经验，因此，在选择各表面加工方法时，多采用查表方式，借鉴前人的很多方法经验的总结。通过分析零件图上各加工表面的质量要求，查询图表从而确定各个表面的加工工序和方法。现将部分使用到的加工方法和适用范围列出 如下： （图 5 外圆表面加工方法适用范围） （图 6 内圆表面加工方法适用范围） （图 7 基孔制七级精度孔加工） 图 5 外圆表面加工方法适用范围 nts 10 图 6 内圆表面加工方法适用范围 图 7 基孔制七级精度孔加工 nts 11 根据本次设计的条件及要求，采用传统的机床和专用夹具设备即可，由于零件分为重要加工表面和次要加工表面，分别有不同的技术要求，应分不同加工方法和多次加工。其中主要加工表面加工方法如下： 50左端面和 61.5左右两端面粗糙度要求为 Ra1.6，属重要加工表面，采用粗车 -半精车 -精车。 50外圆面和 35外圆面及 SR30球面公差等级在 IT7-IT8，可采用：粗车 -半精车的加工路线。 对于 26 的轴内孔来说，其表面粗糙度为 Ra3.2，可采用：钻 -粗镗 -半精镗的加工路线； 32为 7级孔，上偏差要求 0.003，下偏差要求 0.003，为重要加工表面。查取手册可知精镗和精铰均可达到精度要求，但是精铰使用的铰刀为标准刀具，不能满足上下偏差的要求。故只能采用采用：钻（进行两次） -粗铰 -半精镗 -精镗的加工路线。 1.4.2 定位基准的选择 1、基本概念 基准：就是零件上用来确定 其他点、线、面的位置的那些点、线、面。 设计基准：就是零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。在本次尾接杆零件设计中的设计基准是 50左端面和其中心线。 定位基准： 在加工时 使 工件在机床或夹具 上占有 正确位置所采用的基准 。 要注意：当用调整法加工时，如果定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。所以当定位基准和设计基准不重合时，必须检查有关尺寸的公差和加工方法能否满足条件要求，如不能满足，则要求改变加工方法或另行选定工艺方案。 2、基准的选择原则 粗基面选择原则： （ 1）如果必须首先保 证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。 （ 2）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面。 nts 12 （ 3）应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。 （ 4）由于粗基准的定位精度很低，所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。 精基面选择原则： (1)基准重合原则：应尽可能选用设计基准作为定位基准。 (2)统一基准原则：应尽可能 选择统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。 (3)所选的定位基准，应能使工件定位准确、稳定、刚性好、变形小和夹具简单。 (4)有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。 (5)有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基面。 辅助基面 工件上没有能作为定位基面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，称为辅助基面。 1 3、 尾接杆零件在整个加工过程中，基准的选择 （ 1） 在本次设计中，尾接杆零件粗加工时根据粗基面选择原则，选取 35外圆（工序 20，见工艺 规程）表面为粗基准； （ 2） 在精加工时，由于零件的各主要加工形面均有较高的加工要求，因此， 依据 “ 基准重合 ” 原则和 “ 基准统一 ” 原则，以粗加 工后 形成 的 各加工 面为主要的定位精基准 ，主要包括： 在加工 50， 35外圆表面时，以顶尖孔和 28.5内孔作为精基准； 在钻 2孔时，以 32内孔和 42 内孔作为精基准； 在精镗 32内孔时，以已加工完成的的 50端面和 35外表面作为精基准。 1.4.3 加工阶段的划分 划分加工阶段原因 : nts 13 (1)粗加工阶段中切除金属较多，产生的切削力和切削热都较大，所需的夹紧力也应该较大，因而使工 件产生的内应力和由此引起的变形也大不可能达到高的精度和低的粗糙度，因此需要划分阶段最后达到图纸要求。 (2)划分加工阶段可合理使用机床设备。 (3)为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然而然地把机械工艺过程划分为几个阶段。 本次设计的尾接杆零件重要表面的加工精度要求在 IT7等级，粗糙度要求为Ra1.6，一次加工毛坯切除金属较多，产生的内应力和变形较大，达不到技术要求的精度和粗糙度，因此需要粗加工 半精加工 精加工的阶段划分来达到最后要求。 粗加工阶段：毛坯加工、外圆粗车、打顶尖 孔等。 半精加工阶段：次要表面加工，钻轴孔、镗轴孔、铣平面等。 精加工阶段：磨平面、精车、精镗等主要表面的精加工。 这样划分阶段的好处是能在粗加工后及时发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，同时适当在半精加工后，精加工前安排热处理工序，消除粗加工阶段产生的内应力 ,同时达到零件图纸要求的零件硬度，再进行最后的精加工，可保证这些重要表面的技术要求。 1.4.4 个加工表面机械加工余量、工序尺寸的确定 1. 主要的外圆表面 50外圆：粗车 半精车 精车 041.0060.0013.0030.05.18.0 505.505.5256 61.5外圆：粗车 半精车 精车 030.0013.0030.05.18.0 648.646567 25外圆：粗车 2531 5.1 8.0 61.5外圆：粗车 半精车 精车 030.0013.0030.05.18.0 648.646567 nts 14 2. 主要的孔加工 28.5孔：钻孔 半精镗 5.2826 42孔：钻孔 粗镗孔 半精镗 062.0015.005.10 424026 32H7孔：钻孔 粗铰 半精镗 精镗 025.00039.0025.008.10 97.319.313015 3. 沿轴线方向的主要加工长度 17.6： 1.001.15.0 6.1718 6： 1.001.15.0 614 1.4.5 工序顺序安排 根据对零件所进行的 工艺分析，不同表面采用的加工路线以及其所能达到的精度要求，在生产纲领已确定的情况下，结合对其加工阶段的划分，可以考虑采用普通机床配以通用、专用夹具，并尽量使 7 工序集中来提高生产率。其工序顺序安排方案如下： 工序 05 锻造毛坯； 工序 10 去分模毛边 ； 工序 15 划线，钳工台； 工序 20 粗车 61.5和 50的外圆，并且粗车 50的右端面 A， 按划线加工端面 A，然后以 A 为基准加工 61.5的右端面，尖边倒圆 R0.10.5； 工序 25 打顶尖孔 6； 工序 30 粗车 61.5， 35和 25 的外圆 ，尖边倒圆 R0.10.5； 工序 35 钻孔 26，孔深 147.7,； 工序 40 孔 42 的粗镗和半精镗，半精车 25， ,35及端面 ； 工序 45 粗铣平面 ； 工序 50 粗车球体 ； 工序 55 去除毛刺 ； nts 15 工序 60 钻、铰孔 32； 工序 65 铣 45O、 34O斜面 ； 工序 70 去除毛刺，尖边倒圆 R0.10.5，修锉 R10 和 25外圆两斜面圆滑相接 ； 工序 75 铣凸 R，以 32的中心线为基准 ； 工序 80 铣凸 R 平面 ； 工序 85 去除毛刺 ； 工序 90 半精镗孔 26； 工序 95 热处理 ； 工序 100 打氧化皮 ； 工序 105 研磨顶尖孔倒角 ； 工序 110 磨外圆及端面 ； 工序 115 去除毛刺 ； 工序 120 钻孔 2； 工序 125 铣槽 ； 工序 130 去顶尖孔； 工序 135 精车球体 ； 工序 140 去毛刺 ； 工序 145 半精镗孔 32； 工序 150 精镗孔 32； 工序 155 去除全部毛刺； 工序 160 攻螺纹； 工序 165 磁力探伤； 工序 170 检验； 工序 175 研磨孔 32； 工序 180 表面处理； 1.4.6 各工序切削用量和加工机床的确定 工序 05 锻造毛坯； 工序 10 去分模毛边，在钳工台去外圆 H 段分模毛边； nts 16 工序 15 划线，钳工台； 工序 20 粗车 61.5和 50的外圆，并且粗车 50的右端面 A， 按划线加工端面 A，然后以 A 为基准加工 61.5的右端面，尖边倒圆 R0.10.5， 采用 普通车床 C620 和三爪卡盘 ； 工序 25 打顶尖孔 6，以 R34外圆为基准 ， 尖边倒圆 R0.10.5，在普通车床 C620 上采用中心钻 A3 和三爪卡盘 ； 工序 30 车 61.5， 35和 25 的外圆，以 50左端面及 50外圆为定位基准，尖边倒圆 R0.10.5， 采用 普通车床 C620 和软三爪 ； 工序 35 钻孔 26，以 50右端面为基准，在大六角车床 1K36 上采用钻头 26 和三爪卡盘 ； 工序 40 镗孔 42，以 50右端面为基准，加工前找正外圆 A 的跳动不大于 0.1，尖边倒圆 R0.10.5， 采用 普通车床 C620 和软三爪 ； 工序 45 铣平面，以 50的中心线为基准， 采用 立式铣床 6H12 和 专用夹具； 工序 50 车球体，以外圆 35和 52.5左端面为定位基准， 采用 普通车床C620 和 专用夹具； 工序 55 去除毛刺，在钳工台去 A、 B 表面毛刺 ； 工序 60 钻、铰孔 32，以右端面为基准， 采用 万能立式钻床 Z5125A 和专用夹具； 工序 65 铣斜面，以孔 26的中心线为基准，与 R10 和 25 外圆相接， 采用 立式铣床 6H13 和 专用夹具； 工序 70 去除毛刺，钳工台去毛刺，尖边倒圆 R0.10.5，修锉 R10 和 25外圆两斜面圆滑相接 ； 工序 75 铣凸 R，以 32的中心线为基准，在万能铣床 6H82 采用 专用刀具和 专用夹具； 工序 80 铣平面，以 50的中心线为基准铣平面，保证铣后和表面 A 平齐，在立式铣床 6H13 上 采用 专用刀具和 专用夹具； 工序 85 去除毛刺 ，钳工台去表面 A 的毛刺，并修锉表面 A 两次加工的接痕， 尖边倒圆 R0.10.5，打零件编号 ； nts 17 工序 90 镗孔 26，以 50的中心线为基准加工 26，加工前找正外圆 A的跳动不大于 0.1， 采用 普通车床 C620 和 专用夹具； 工序 95 热处理，热处理 HRC： 36 41， 35外圆对中心的跳动不大于 0.1，打磨量不大于 0.1，零件吹砂 ； 工序 100 打氧化皮，孔 26进行打氧化皮处理，处理后清理内孔和倒角的脏污及氧化皮，修正倒角 60，使用 普通车床 C620 和 专用夹具； 工序 105 研磨倒角，研磨顶尖孔倒角 60， 在普通机床 C620 上采用专用刀具和 专用夹具； 工序 110 磨外圆，端面 B 磨不大于 0.1，端面 B、 K、 E 对顶尖的跳动不大于 0.01， 采用 3151 普通机床和 专用夹具； 工序 115 去除毛刺 ； 工序 120 钻孔 2，以孔 32的中心线为基准，在台式钻床 CH12A 上采用钻头 2 和专用夹具，去钻孔毛刺； 工序 125 铣槽，在立式铣床 6H11 上采用专用刀具和专用夹具 ； 工序 130 去顶尖孔，不许夹伤外圆，采用 C620 普通机床和软爪卡盘； 工序 135 车球体，加工前找正外圆 A 的跳动不大于 0.1，采用车床 C620和专用夹具； 工序 140 去毛刺， 去铣槽和车球体后的毛刺，钳工台尖边倒圆 R0.10.5； 工序 145 镗孔 31.66，以零件左端面为基准镗孔，允许和工序 150 合并加工， 采用卧式镗床 2A716 和专用夹具 ； 工序 150 精镗孔 32，以端面为基准，在卧式镗床 2A716上采用专用刀具加专用夹具； 工序 155 去除毛刺，钳工台上去零件外形全部毛刺，并打磨外表面，尖边倒圆 R0.10.5； 工序 160 攻螺纹，螺纹中心线与凸 R 中心面 呈 45 度角，螺纹倒角 120 度至丝底，去钻孔毛刺，采用台式钻床 CH12A 和专用夹具； 工序 165 磁力探伤，保证零件材料不能有裂纹； 工序 170 检验； nts 18 工序 175 研磨孔 32，按并节轴承 UC17KU 外环的实际尺寸研磨孔，保证过盈 0.01 0.024； 工序 180 表面处理，外表面镀镉镀层厚 58m，除 A表面外螺纹 M6-6H和其余内表面发兰 ； 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。 nts 19 第二章 机床夹具设计 2. 1 机床夹具设计概述 2.1.1 机床夹具基本概念 在机械加工中，为完成需要的加工 工序、装配工序及检验工序，首先要将工件固定，使工件具有确定的位置，这种保证一批工件占有确定位置的装置，统称为夹具。例如：焊接过程中用的焊接夹具，检验中用的检验夹具，装配中用的装配夹具，机械加工中用的机床夹具等，这些都属于泛指的夹具范畴。 2.1.2 机床夹具的分类 1、夹具的种类和形式很多，一般按夹具应用的范畴： 通用夹具 。它是指以通用的夹具。在通用机床上一般都附有通用夹具，如：车床上的三爪或四爪 卡盘、顶尖；铣床上的平口钳、分度头和回转台等。他们有较大的适用范围，无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同的工件，这类夹具夹具一般已经标准化，由专业工厂生产，作为机床附件提供给用户，通用夹具主要用于单件小批量生产，缺点是定位精度不高。 专用性夹具。专用夹具是针对某一种工件的某道工序而专门设计的，无需考虑它的通用性，但是需要专门设计制造，生产周期长，夹具成本高。当产品变更时，就不能再使用了，专用夹具适用于产品固定的大批量生产中。 可调整夹具 。可调整夹具通过少量的零件更换或调整后，使一套夹具可适用于多个工序并可多次重复使用。可调整夹具由通用件和可调整件两部分组成，通用部分包括定位件、动力装置、传动机构和操纵部件等，这部分长期安装在机床上，可调整部分包括定位件、加紧建、导向件等。 组合夹具 。由一套预先准备好的各种不同形状，不同规格尺寸的标准元件与合件所组成，可根据工件形状和工序要求装配成各种机床夹具 。适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。 2、 专用夹具分类： nts 20 车床类夹具。 铣床类夹具。 钻镗床类夹具。 其他机床夹具。 2. 2 工件的定位原理、定位原则和定位方法 2.2.1 工件的定位原理和定位原则 1、定位原理 工件在空间具有六个 自由度 ，即沿 x、 y、 z 三个直角坐标轴方向的移动 自由度 和绕这三个坐标轴的转动自由度 。要使工件在某个方向上有确定的位置，就必须限制工件在该方向的自由度，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常 用六 个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度 。此即通常说的“六点定则”。 2定位原则 工件在夹具中的定位，可以转化成为空间直角坐标系中，用定位支撑点限制工件自由度的方式来分析。 工 件在定位时应该被限制的自由度数目，完全由工件在该工序的加工技术要求所确定。 1个定位支撑点只能限制工件 1个自由度，因此，工件在夹具中定位时，所用定位支撑点的数目，充其量也决不多与 6个。 每个定位支撑点所限制的自由度，原则上不允许重复或相互矛盾。 2.2.2 工件的定位方法及误差 1、 平面定位 定位件为支撑销钉或定位平板，一般情况，工件以未经机械加工的平面定位时，多采用多支撑点来定位；如果工件以已经机械加工的平面定位，可用平面定位。 1）平面定位特点 支撑钉：接触面大，压强小，夹具装配时几个 支撑钉在平面磨床上同时磨出，使支撑面保持在同一平面内。 nts 21 支撑板：结构简单，易于制造。 可调支撑：用于高度可调的定位。 自位支撑：用于刚性差的工件，相当于一个支撑点，限制一个自由度。 2）平面定位误差 工件以平面作为定位基准时，定位误差的大小主要取决于工件上定位基准平面质量以及对规定位置的尺寸公差位置精度。一般情况下，由于工序尺寸大，后续工序余量也多，定位误差一般不计，也就是平面定位定位误差等于零。 2、外圆柱面定位 常见的有圆柱孔定位、半孔定位、 V形块定位和自动定心装置定位等。 （ 1)圆柱孔定位。 1)定位孔较短时，限制工件两个自由度；定位孔较长时，可限制四个自由度。 2)误差分析 : 定位 =a+ +a 定。 其中： a 为轴的公差， a 定 为定位孔的公差，为孔与轴的最小间隙。 (2)半孔定位。 1） 定位元件是下半圆，上半圆起夹紧作用。 2） 误差分析： 定位 =（ a+a 定） /2。 （ 3） V形块定位。 1） 适用情况： 当垂直于 V 形块底面 的方向上原始尺寸的公差较大，而水平的位置尺寸要求较高时。 用于任何（ 180-）的一段圆弧做定位基准时。 以外圆柱表面作定位基准而不适合用孔定位时。 2） 误差分析： 定位 =a/2sin( /2). 3.孔定位。 常见有定位销或心轴定位、外圆锥面定位和自动定心装置定位等。 （ 1） 定位销或心轴 1） 短者限制径向两个自由度，长者限制四个自由度。 nts 22 2） 误差分析： 定位 =a+ +a 定 （ 2） 外圆锥面定位 可消除其配合间隙，获得很高的径向定位精度。常用的有小锥度定位和大锥度定位。 2. 3 工件的夹紧及夹紧装置 2.3.1 夹紧的基本概 念 定位和夹紧是安装工件时密切相关的两个问题，必须一起考虑，工件定位后，必须要靠夹紧装置来确保工件在整个加工过程中始终保持在准确位置上，保证加工质量，生产效率。一般夹紧装置由三部分组成：力源部分，中间传力机构，加紧
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