某机型铰链座制造与工艺设计

1某机型铰链座制造与工艺设计摘要：在机械工业中，产品由于在质量、效能和可靠性等方面有很高的要求，而且构造特点一般表现为形状复杂、壁薄、刚度低、技术要求高等。因此，对它的制造与工艺就显得非常具有挑战性和严格性。本次设计就是针对某机型铰链座的制造与工艺，详细地介绍了该产品的整个加工方案的拟订过程，并针对其中某道工序所需的专用夹具进行了设计。工艺设计中依据现有的条件，仍选用传统的机械加工方式进行编制，但又根据零件自身的特点及其结构性能的要求，部分按照非常规的加工路线进行加工，更好的确保了产品的质量和技术性能要求，也体现产品的加工特点。另外，在专用夹具的设计中，采用了螺栓联接式夹具体，与传统的焊接式相比，虽然成本略有提高，但更利于夹具以后更换、维修，提高了材料的利用率。通过对该零件的制造与工艺的研究，可以很好地了解产品的制造特点及其发展方向。专用夹具的广泛使用使得整个加工过程更为简便，对工件的质量也有了更好的保证，且提高了劳动生产率。关键词：工艺工序专用夹具、2目录摘要：.4第一章某机型铰链座制造与工艺.5设计任务书.5摘要：.5绪论.5第二章工艺规程的制订.72.1零件图的分析.72.1.1了解生产条件及结构分析.72.1.2主要表面的分析.82.2工艺过程的设计.102.2.1零件表面加工方法的选择.102.2.2工序的集散性及热处理的安排.132.2.3制订工艺路线.142.2.4定位基准的选择.182.3确定机械加工余量及毛坯设计.192.3.1确定机械加工余量.192.3.2毛坯的设计.212.4.1选择加工设备及工艺设备.252.4.2确定工序尺寸.27第三章专用夹具的设计.2831研究原始资料.283.1.1技术要求的分析.283.1.2毛坯情况.283.1.3加工中使用的设备及加工余量.2832定位装置的设计.303.2.1定位方案及误差的分析.303.2.2定位元件的设计.323.3夹紧装置的设计.343.3.1夹紧装置的组成及基本要求.343.3.2夹紧力的计算.343.3.3夹紧机构的设计.373.4夹具体的设计.393.4.1夹具体的结构设计.393.4.2夹具体外形尺寸的确定.403.5夹具在车床上的安装.413.6夹具公差配合及技术要求的制订.4133.6.1夹具公差配合的制定.413.6.2夹具技术要求的确定.42结论.43参考文献.444绪论铰链座是飞机安装连接的重要的零件之一。主要应用飞机上发动机的安装底座上及其他连接部位。但是由于铰链座零件的外形比较复杂，形位精度要求较高，加工比较困难，为了确保零件的加工要求和稳定质量，提高生产效率，可以采用专用夹具进行加工制造。这篇论文将就某机型铰链座的制造与工艺，结合航空产品精度高、质量稳，加工难等特点和要求，详细介绍了其加工方法的拟订和确立，并对加工中某工序所采用专用夹具进行设计。从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。一、制造工艺的发展概况随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。二、夹具的发展与概况5工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。随着计算机技术的发展，夹具CAD技术也取得了很大的进展。机床夹具CAD系统是面向夹具设计人员的参数化图形信息管理系统，他融程序库和参数化图形系统于一体。夹具设计是连接CAD/CAPP/CAM中各环节及实现各环节并行工作，减少产品开发周期的重要手段。夹具设计是根据CAD几何信息，CAPP的加工工艺信息进行夹具方案设计、结构设计、夹具元部件选取、夹具快速三维组建装配、夹具出图，生成带有待加工工件的夹具仿真文件以供数控仿真加工使用。夹具设计一直是现代制造业的一个瓶颈，尤其是在数控技术日益广泛应用的今天。数据库技术已经成为现代软件工程的基石。成功将数据库技术应用与计算机辅助夹具设计CAD系统的研制，为该系统在实际应用中稳定地运行奠定了基础。6第二章工艺规程的制订2.1零件图的分析2.1.1了解生产条件及结构分析一、生产条件该零件为某机型发动机的右安装底座，其加工生产条件是洪都航空工业集团，设备条件比较好。由于飞机的生产批量有限，零件在飞机上的应用比较少，故属于小批量生产。洪都航空工业集团是一个大型的飞机生产制造基地，因此生产类机床型号多样，设备先进，可根据零件加工的需要进行选取。生产类夹具也比较齐全，可按加工的难易选择必要的夹具。刀具和检验量具按照材料的性质及工艺尺寸的精度要求合理选取。二、结构分析图2.1.1-1是发动机右安装底座的零件图，从零件图的分析可以知道，零件的表面大都由一系列的规则的直线和圆弧组成，没有非常规的几何界面，因此无须采用特殊的加工方法进行加工，选择通用的加工方法即可。零件的外形相对来说还比较复杂，而且底部壁薄，所以在切削和夹紧时应予以注意。30H7的半孔，不仅自身的尺寸精度要求高，而且还与A基准面有0.1mm的垂直度要求，加工难度较大，最好采用专用夹具进行加工。而10H8（上部一孔）尺寸精度和位置精度要求也都比较高，而且在后面的30H7孔加工起定位作用，因此往往也需要采用钻铰模来夹紧定位，以便保证其形状、位置精度。10H8（下部一孔）的位7置精度要求不高，尺寸精度就只与设备精度有关，采用一般夹具定位即可。其余的加工表面除了有一定尺寸精度外也并无很高的位置度要求，其精度仅与加工的设备有关，所以只需采用常规夹具装夹即可。加工时根据尺寸精度选择合理的机床设备型号。2.1.2主要表面的分析一.零件各表面的功用该零件在装配时与另一个零件（见图2.1.21）卡箍相配合，装配时零件的35h9处与卡箍35H9间隙配合；210H8的销孔用于组合时装配定位；14H11、12H11的两槽子，一方面是为了装配时容纳螺钉，以便夹紧，另一方面也是为了方便以后轴的更换和两零件的组合；两零件在装配时用1mm的垫片进行调节，确保两者的装配准确；30H7的半孔与卡箍处的半孔组合成一个圆孔，中间插入发动机某一零件的联接轴；49.5,37.5用于螺栓定位，将安装底座与其他部分的零件固定。405的环形槽是一工艺性的槽子，主要是为了便于装配时孔轴的配合。底面的二内腔，2.01是考虑到该零件为飞机零件，飞机的重量应尽量的减轻，在底部加工这两个内腔，就是为了减轻零件的重量。二尺寸精度的分析8从零件图可知，内孔30H7与A基准有0.1mm的垂直度要求，而且自身的尺寸精度为7级；粗糙度控制在1.6m以内，405的环形槽对A基准也有2.010.04mm的平行度要求。35h9与另一卡箍相配合，保证尺寸精度为9级，粗糙度Ra为3.2m。两销孔10H8对30H7的中心线B的平行度为0.06mm，粗糙度Ra控制在1.6m以内，采用了包容原则保证尺寸要求。底面至30H7中心线的位置要求38mm，公差在0.1mm内。65左侧面至y轴中心线距离32.5mm，公差在0.12mm内。零件右侧面至斜肋板下端距离为59.4mm，公差在0.25mm内。其余的尺寸要求采用一般公差原则，粗糙度Ra都为6.3m。三主要表面的确定通过零件各部分在装配时的功用及其尺寸精度，不难主要表面即为：30H7的半孔,10H8的两个销孔及35h9的两侧面。加工时就应当以它们为主线，确保其形状、位置精度。2.1.3材料和毛坯的分析一材料的分析该零件为某机型的发动机安装底座，工作时由于受发动机的影响及飞机高空飞行所需的性能要求，它不仅要承受较大的振动，而且还要能够耐磨、耐高温高压；为安全起见，强度要求也非常高。又由于零件外形复杂，壁薄等特点，对材料各方面的要求就非常高，一般的碳素钢无法达到要求，而在碳素钢的基础上加入多种合金成分所形成的合金钢却具有更高强度与韧性的综合性能，可以满足高负荷、高寿命与多功能的需要。综合考虑分析，采用合金结构钢中的30CrMnSiA较为适宜，它是一种高强度的合金钢，在飞机零件中广泛使用，经淬火与高温回火有较高的强度与足够的韧性，切削性能良好，焊接与冷变形一般，常用于制造航空重要锻件，机加零件、钣金与焊接件。二毛坯的分析毛坯的选取应考虑四个因素，（1）零件力学性能要求；（2）零件结构及外廓尺寸；（3）生产纲领及批量；（4）现场生产条件及发展。该零件作为航空产品，其力学性能要求非常高，而且零件的外形较为复杂，若采用9铸造的方式，其硬度难于达到，最佳方式采用锻造，虽然该零件的生产批量有限，但它属于已定型生产的飞机，为稳定质量，选取模锻件的毛坯形式，一方面可以节约材料提高经济性，另一方面可以缩短加工周期，提高生产的效率。2.2工艺过程的设计2.2.1零件表面加工方法的选择一主要表面加工方法的选择零件表面的加工方法，主要取决于加工表面的技术要求，这些技术要求还包括由于基准不重合而提高了对作为粗基准表面的技术要求。选择加工方法时应考虑每种加工方法的经济精度范围，材料性质及可加工性，工件的结构形状和尺寸大小，生产纲领及批量，工厂现有设备条件等。1.10H8的两销孔两销孔的加工精度为8级，所要达到的表面质量的粗糙度是1.6m，根据它的加工要求，选择合适的加工方法。查表1.47（1）可拟定如下几条相对应的加工路线：序号加工方法经济精度IT表面粗糙度Ra（m）1钻铰8103.21.62钻粗铰精铰781.60.83钻拉791.60.110H8（上部一孔），其中心线至底面的距离为380.1mm，若采用划线钻则无法保证其尺寸精度，因为一般手工划线误差最少也有十几丝，所以只能采用专用钻铰模装夹定位才能准确的保证其形状、位置精度，上述三种方案中，方案一可以达到要求，但与现场的工人水平及设备的精度关联较大；方案二分两次铰削，精度尺寸严格控制，受外界影响小，但工序较为复杂；方案三，尺寸精度绝对没问题，而且表面质量较为精密，但会增加产品的加工费用，一般适用于大批量生产中。综合三者的利弊，最佳方案还是选择方案一。因为洪都航空工业集团作为大的飞机制造公司，工人水平及设备条件完全可以达到，选择方案一较为经济、可行。10H8（下端一孔），其中心线位置10度要求不高，故只需要采用合理的加工设备来保证其尺寸精度即可。所以为节约成本，采用一般划线钻孔，然后再铰，即也选取方案一的加工路线。2、30H7的半孔根据尺寸精度要求，查表1.47（1），拟定如下的工艺路线：序号加工方法经济精度IT粗糙度Ra(m)1粗车半粗镗精镗781.60.82镗拉791.60.13粗扩精扩铰781.60.8三种方案都可以很好地保证加工要求。对于方案一，在车床上进行加工，必须设计一个专用夹具，进行定位夹紧，而且也比较复杂；方案二，先镗后拉，效率比方案一要高，但由于零件为不规则的外形，加工时需用专用夹具定位夹紧，其弊端就在于需设计两个不同的专用夹具，或设计一个适用于镗床、拉床的专用夹具，难度系数增大，而且增加成本，加工周期长，一般适用于大批量的生产。方案三，工序较为繁琐，也需设计两个专用夹具才能加工完成，且表面质量过高，增加了加工的成本。但值得一提的是，在30H7的孔中间还有一个405的环形槽，它属于一工艺性的槽2.01子，为后面的孔、轴的配合提供便利。在上面的三种加工方案中只有方案一可以行得通，其余方案都无法加工环形槽，而且方案一只需设计一个专用夹具，成本相对而言也比较经济。综合考虑只有选取方案一。3、35h9的两侧面对于平面加工，根据尺寸精度及要求，查表1.4-8（1），拟定如下加工方案：序号加工方法经济精度IT粗糙度Ra（m）1粗车半精车896.33.22粗铣精铣796.31.63粗铣拉6-90.80.21135h9装配时与卡箍的35H9间隙配合，为保证配合的可靠性和紧密性，必须严格控制其尺寸精度，上述的三种方案中，方案一显然不适用，因为在车削平面一般用于轴类零件的加工，而对这类不规则的零件侧面的加工是非常困难的，成本较高；方案二，采用先粗后精的铣削方法，既能很好的保证加工面的尺寸精度，加工成本又较为经济；方案三，表面质量过高，使成本上升，一般没必要，常用于大批量生产中。最终选取方案二的加工路线，不仅方案简单通用，而且对尺寸的要求得到了很好的保证。二非主要加工表面的加工方法的拟定1、于零件的各周边外形，如A、B面（见图2.2.11所示）、底面、斜肋板的两侧面、A、B、C面（见图2.2.11所示）、底面的二内腔等，一般都没有特殊的加工要求，精度等级也不高，采用常规的铣削方式即可完成，查表1.48（1），粗铣后半精铣，可保证其合理的表面粗糙度要求，而且经济性好。2、14H11、12H11的两个槽子，在装配时起容纳连接底座与卡箍的螺栓的作用，用螺栓夹紧固定两零件的以确保其正确的位置。因此工艺性要求不高，按照一般常规方法，采用铣削的加工方式，但为了更好地保证其表面的质量，最好采用粗铣半精铣的方案。3、49.5，37.5的孔，主要用于螺栓联接时容纳螺栓，由于螺栓联接的本身误差大，对间隙并无特殊高的要求，而且螺栓的规格一般为M8、M7，M9为不常规使用，尽量避免使用。所以加工时可加工成49、37即可满足使用性能。因此可得出其加工方案为钻孔即可，分别钻至9，7。4、65两侧面，它虽然不是主要的表面，但它作为主要表面的重要基准，30H7对它有垂直度要求，40的环形槽对它有平行度要求。为了保证后面主要表面的加工质量要求，加工时应当按主要面进行加工。所以采用的加工方法是先粗铣后精铣，再进行磨削以保证良好的表面质量，减少主要表面加工时的定位误差。2.2.2工序的集散性及热处理的安排一.工序的集散性12工序集中或分散是确定工序多少的原则，它影响整个工艺路线的工序数目，从而影响整个零件的加工周期、生产效率，以及加工成本。所以应当按照零件的自身要求及特点，合理的选取工序的集散性。首先从生产类型来分析，该零件属于小批量生产，为简化生产流程，缩短生产周期，减少工艺装备，应采用工序集中的原则。其次，从零件大小和重量来分析，该零件为不规则的外形，相对而言还比较复杂，零件加工时装夹也较为繁琐，虽然它的大小和重量都不大，但为了减少安装，确保其加工精度，最好还是采用工序集中的原则。最后，从零件的技术条件和现场的工艺设备条件来看，零件上技术条件要求较高的表面为30H7的半孔、10H8的两销孔及35h9的两侧面，虽然现场的工艺设备有很多较为先进，但根据该零件的要求采用一般的机床设备即可保证，所以就选用普通设备加工。因此为了减少多次装夹引起的误差，选用工序集中的原则。二热处理的安排处理方式的选择该零件的材料为30CrMnSiA,它本身的强度、硬度及其它机械性能无法达到零件的使用要求，因此必须考虑采用热处理的方式来提高其机械性能。根据以上分析及各热处理方式的功用，淬火可提高材料的硬度、强度及耐磨性，并得到所要求的其它机械性能，这正好满足我们的所需，所以应当进行淬火。材料的最终强度要达到1175100MPa，查表917（2）知，应当先采用油冷淬火的热处理方式。但是淬火后会产生内应力和脆性，而回火就可以消除淬火产生的内应力和脆性，增加塑性和韧性，得到要求的各种机械性能。查表79（3）可知，应当采用500600C的高温回火以满足所需的硬度，消除应力，减少变形，获得良好的综合机械性能，改善切削加工性。所以该零件的热处理方式为：油冷淬火+高温回火。热处理的安排对于航空零件，在加工过程中经常进行热处理，以改善其机械性能。但是热处理会引起零件较大的变形，需通过后续的加工工序来消除。该零件的热处理主要是为了增加强度，所以为消除粗加工的内应力，降低粗加工的难度，该零件的热处理应放在粗加工之后，。因此热处理工序也成为粗精加工划分的界限。132.2.3制订工艺路线分析零件图可知，它有多个主要表面，但各主要表面的关联不是很大。因此，工艺路线的拟定关键在于选择较好的定位基准及定位方式，以保证各主要表面的尺寸、位置精度。该零件的加工有两种定位方式：一种是以面为主线定位；另一种是以孔为主线定位。但该零件的孔除了两销孔10H8精度要求高些外，其余的孔都比较粗糙，为一般未注公差，用于定位会产生很大误差。而且孔的分布也不对称，若以孔定位还会产生旋转和摆动，会严重影响零件的加工精度。故采用以面定位。根据前面所选择的零件各面的加工方法，以面定位为主线拟定如下方案（工序中A、B、A、B、C面见图2.2.11）方案一：000毛坯30CrMnSiA模锻件005铣削线铣A,B面010铣削线铣65两侧面015铣削线铣底面及斜肋板的两侧020磨削磨65两侧面至尺寸要求025铣削线铣A、B面至要求030铣削线铣C面035铣削铣底面二内腔至尺寸要求040铣削按线位粗铣35h9二侧面及其局部外形045铣削按线位铣14H11，12H11两槽子050钻用钻铰模钻10H8孔（上部一孔）055钻按线位钻10H8孔（下端一孔）；钻49、37孔060车粗车30H7孔至28.5065热处理b=1175100Mpa070磨削磨底面至要求075磨削磨平面C至要求080磨削磨35h9两侧面085钻用钻铰模装夹定位，铰10H8（上部一孔）；铰10H8（下端一孔）090磨削组合装配磨65两侧面14095镗镗30H7孔至尺寸及位置要求；车环形槽4052.01100钳工修锉5上端的R202.01105表面处理D.Cd3.D115检验检验入库方案二：000毛坯30CrMnSiA模锻件005铣削线铣A,B面010铣削线铣底面015铣削线铣65二侧面020铣削线铣斜肋板两侧025铣削线铣A,B030铣削线铣C面035铣削线铣底面二内腔040铣削铣35h9两侧面及其外形045磨削磨65二侧面050铣削用钻铰模钻10H8（上部一孔）060铣削铣14H11,12H11两槽子065车车30H7孔070热处理075磨削磨底面080磨削磨C面085磨削磨35h9090钻铰10H8095磨削组合磨65二侧面100镗镗30H7,车105检验110表面热处理115检验总检入库15三种方案根据以面定位的总体思路，一般都注重了工序集中的加工原则。由于零件本身除了几个重要表面的形状，位置精度要求较高以外，其余都为未表注公差的表面，加工要求不是很高，因此大都采用线铣的加工方法，既能很好地保证零件各表面的尺寸精度，而且经济性较好。对重要的基准面也采取比较精确的加工，为后面的主要表面的加工起了很好的定位作用。方案一的优缺点：先以底面及65左侧面为基准线铣A,B面然后再以A面定位，铣65二侧面，符合互为基准的原则。紧接着将底面铣出，为便于工序集中，减少安装引起的误差，也同时铣出斜肋板的两侧，再以已加工好的底面为基准，磨削65的二侧面，更易保证65的尺寸精度，也为后面的主要表面35h9、30H7、10H8的加工精度起了重要作用，本方案总体上遵循工序集中的原则，先将粗铣全部完成，再集中钻孔，后面精加工亦如此。同工种的工序一般集中加工，这样可减少工件的搬动次数，提高工作效率。但其不足之处在于工序还比较繁琐。而且先加工14H11、112H11两槽子，再加工10H8的销孔，由于14H11的左侧外形较薄，加工孔时会由于切削力的作用和振动而崩掉。方案二的优缺点：底面为一重要的定位基面，在后面的工序加工时都要运用到。因此先将底面铣出，为后面工序的加工降低了定位误差，提高了加工精度。对定位方式相同的工序予以合并，使工序更为集中，减少了安装次数，对生产率有了很大的提高。不足之处就在于为了便于工序的集中，将65的磨削放在外形铣削完之后，对35h9的尺寸精度不利。方案三的优缺点：先将一般孔加工出来，避免的后工序加工时影响重要表面的精度，更利于保护零件的表面质量。但这样也会由于孔工序的分开加工而影响加工效率，而且也不利于孔的位置度。三种方案都各有千秋，根据各自的不足及实际生产的条件，最终选择方案一作为该零件的加工路线。2.2.4定位基准的选择一、粗基准的选择16对毛坯进行初次加工所使用的基准称为粗基准，一般仅使用它来去外皮并把以后所用的主要定位基准表面加工出来，原则上只使用一次。粗基准的选用原则如下：（1）若必须首先保证工件上加工表面与不加工面之间的位置度要求，应以不加工表面作粗基准；（2）若必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选该面为粗基准；（3）若需保证各面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。鉴于以上原则，分析该零件。零件的底面虽然是一般要求的表面，但它在后续加工中是重要的定位基面，因此加工余量应当均匀化，确保后续工序的加工精度。所以，应以底面作为粗基准，限制三个自由度；65的自身尺寸要求并不高，但ZYX,30H7、40对它的左侧有较高的位置度要求，也应当保证其加工余量的均匀化。以65的左侧面为基准限制，零件后侧限制。,二、精基准的选择定位基准为已加工过的表面，称为精基准。精基准的选用原则如下：定位方法说明基准重合用设计基准作为定位基准基准统一工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面自为基准精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀，选择加工面本身为定位基准互为基准为获得均匀的加工余量或较高的位置精度根据以上的选用原则，在保证加工精度和装夹可靠方便的基础上，特对重要表面拟订如下的定位方式：65侧面底面35h9侧面30H71710H82.3确定机械加工余量及毛坯设计2.3.1确定机械加工余量加工过程中在零件表面须留的多余金属层叫加工余量，正确地确定加工余量具有很重大的意义，若毛坯余量过大，不但浪费材料，而且要增加机械加工的劳动量，从而使生产率下降，产品成本也随之增加。反之，若余量过小，一方面提高了对毛坯的要求，增加制造困难；另一方面，在机械加工时，也会因余量过小而使安装困难，甚至产生废品。因此，必须合理地选择加工余量。一确定工序余量的方法1分析法应用理论公式，分析影响加工余量的诸因素，并进行计算来确定工序余量。确定的余量精确，但计算繁琐。2经验估算法依靠工艺人员的工作经验，采用类比法来确定工序的余量。该法比较简洁，但是精度不够。3查表修正法按规格资料的统计数据来初步确定与余量，再结合实际生产中的影响因素进行修正，最后确定工序余量。这种方法简便、准确，应用广泛。由于该零件属于小批量生产，而且加工精度等级最高也只有7级，分析法精确度太高没必要采用。对于一个只有几年理论知识的我而言，经验法无法采用，因此只有采用查表修正法更为实际。二加工余量的确定根据前面所述的加工方法及工艺路线的选择，查有关手册得出各面的加工余量如表2.3.1-1所示。对表面只需粗加工的，取所查数据的小值；表面需经粗加工和半精加工时，可取较大值。表2.3.1-1机械加工余量加工表面经济精度IT加工方法余量a（mmRa（m）参考表格总加工余量18）（mm）A面12粗铣1.66.3831(3)1.412粗铣2831（3）B面11半精铣0.76.3833（3）2.712粗铣1.66.3831（3）11精铣0.73.2832（3）65二侧面9磨左0.2右0.31.6572（4）2.5（左）2.6（右）12粗铣26.3831（3）11半精0.76.3833（3）底面9磨0.251.6572（4）2.9512粗1.26.3831（3）斜肋板二恻11半精0.76.3833（3）1.912粗1.26.3831（3）A面11半精0.76.3833（3）1.912粗1.66.3831（3）B、C面11半精0.76.3833（3）2.312粗1.66.3831（3）11半精0.76.3833（3）C面9磨0.33.2572（4）2.6AA内腔11粗铣后半精铣3.06.3837（3）BB内腔11粗铣后半精铣1.56.3837（3）12粗1.26.3831（3）35h9侧面9磨0.33.2834（3）1.511钻9.56.3818（3）10H88铰0.53.2113（2）14H11、12H11两槽11粗铣后半精铣36.3837（3）19子12粗车1.26.3818（3）9半精镗0.53.2818（3）30H77精镗0.31.6824（3）22.3.2毛坯的设计一、确定机械加工的余量钢质模锻件的机械加工余量按JB383585确定，确定时根据估算的锻件质量，加工精度及锻件的形状复杂系数，由表2.225（1）可查得除孔以外各外表面的加工余量。孔的加工余量由表2.224（1）查得，表中余量均为单面余量。（1）锻件质量根据零件成品重量1.81Kg,估算为2.93Kg（2）加工精度零件除30H7、10H8外，各表面为一般加工精度F1（3）锻件的形状复杂系数S：S=m锻件/m外廓包容体假设锻件的最大包容体为长132mm,宽131mm,高91mm.m外廓包容体=132131917.85=12.36Kgm锻件=2.93KgS=0.23736.129查表2.210（1），锻件的形状复杂系数为S3，属于较复杂级别。（4）根据锻件质量、F1、S3，查表2.25（1）有：厚度方向的单边余量为1.72.2mm水平方向的单边余量为1.72.2mm即锻件各外径的单面余量为1.72.2mm。各轴向尺寸的单向的余量为1.72.2mm锻件中二孔的单面余量按表2.224（1）知：锻件中心孔的单面余量为：2mm20二确定毛坯的尺寸上面所查得的加工量适用于机加表面Ra1.6m；Ra1.6m的表面，余量要适当的放大。分析本零件，可知零件的各表面粗糙度Ra1.6m，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值，当表面需粗加工和半精加工时，可取其较大值）又由于该零件粗加工后需精加工，在粗加工和精加工之间要进行热处理，且在热处理后强度较大，变形也较大，故还需进行磨削以保证尺寸精度要求。故还要查表求磨削余量，则毛坯尺寸即为零件尺寸加上机械加工余量。如表2.3.2-1所示：表2.3.2-1毛坯尺寸零件尺寸单面加工余量mm锻件尺寸65a左=2.5；a右=2.670.172.959.95382.640.635h91.53530H722661.99.8532.755.7三、确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关表中查得。本零件的锻件重量为2.93Kg，形状复杂系数是S3，材料为30CrMnSiA的高强度合金钢，其合金元素含量的总和3%。由此查表2.211（1）得，锻件材质系数为M2,采用平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可以从表2.213（1），2.216（1）查得。零件尺寸公差如表列：21锻件尺寸偏差根据表格30H7+0.7-0.82.2-1365+1.9-0.92.2-137+1.4-0.42.2-1638+1.9-0.92.2-1344+1.9-0.92.2-1335+1.9-0.92.2-136+1.4-0.42.2-1653+1.9-0.92.2-1365+1.9-0.92.2-1386+2.1-1.22.2-13三、确定圆角半径锻件的圆角半径按表2.222（1）确定。H/B=45/281查表2.223（1）有外起模角=7，内起模角=9。六、确定分模位置该零件为形状不规则外形，且HL，应采取轴向分模，为便于起模及发现上下模在模椴过程中的错移，分模线应选在最大宽度上，分模线为直线。七、确定毛坯的热处理方式合金钢毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善了加工性。图2.3.11即为该零件的毛坯图。2.4.工序设计2.4.1选择加工设备及工艺设备一机床的选择机床的选择工件的对加工质量，生产率和经济性有很大的影响，为使所选的机床能满足工序的要求，必须综合考虑机床的工作精度、加工精度、功率、机床工作区的尺寸等因素。23根据以上的图示的分析，结合洪都集团现有的生产设备及零件自身的尺寸、形状、位置精度的要求，各工序机床选择如表2.4.1-1所示。：二夹具的选择在选择机床以后，考虑在机床上装夹工件的夹具。在选择时，一般首先考虑采用通用夹具。对产品构形复杂，而且加工精度要求高时，为保证质量，提高劳动生产率，减轻劳动强度，常采用专用夹具。根据该零件的加工要求，大多数加工中采用一般的夹具即可。对通用夹具的选择可依据工厂本身的条件进行选取。一般灵活性较大，在此不详细予以规定。对30H7,10H8（上部一孔），由于加工精度较高，尤其是30HJ7的孔，必须采用专用夹具来保证加工要求，因此，本零件加工时，须设计两道工序的专用夹具以进行加工。三切削工具及量具的选择切削工具的类型、构造、尺寸和材料的选择，主要取决于工序所采用的加工方法，被加工表面的形状、尺寸和精度，以及工件的材料等因素。量具的选择，考虑所要求检验工件的精度；测量工具的选择型式，则主要依据生产的类型来确定。该零件属于小批量生产，故尽量采用通用量具。表2.4.1-1工装设备的选择工序工序名称机床设备切削刀具量具10铣削X5025端面铣刀游标卡尺0200/0.0220铣削X5025端面铣刀游标卡尺0200/0.0225铣削X5025立铣刀游标卡尺0200/0.0230磨削M7120A砂轮游标卡尺0200/0.0235划线锉刀划规40铣削X5025端面铣刀游标卡尺0200/0.0245铣X60圆柱铣刀游标卡尺0200/0.0255钻Z3025钻头游标卡尺0200/0.0260铣X5025圆柱立铣刀游标卡尺200/0.0265划线锉刀划规2470铣X5025端面铣刀游标卡尺0200/0.0275划线X5025立铣游标卡尺0200/0.0280划线锉刀划规85钻Z4012钻头9.5塞规90钻Z4012钻头7、9塞规100车C620车刀28.5塞规115平面磨削M7120A砂轮120平面磨削M7120A砂轮125磨削M9116砂轮130钻Z4012铰刀10H8塞规140磨M7120A砂轮145镗削C620镗刀30H7塞规、粗糙度检验样板2.4.2确定工序尺寸一般情况下，加工某表面的最终工序尺寸几公差可直接按零件图的要求来确定，而中间工序的尺寸则是零件图的尺寸，加上或减去工序的加工余量，即采用由后向前推的方法，由零件图的尺寸，一直推算到毛坯尺寸。一、确定孔的工序尺寸孔的表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各孔的总加工余量，应将总加工余量分为各工序的加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各孔的加工余量、工序尺寸及公差、Ra如下表所示工序双边余量工序尺寸及公差粗糙度Ra（m）加工表面粗半精精粗半精精粗半精精10H89.50.59.509.1002.6.33.21.62530H72.51.20.228.51.029.803.30021.6.33.21.6三、确定轴向工序尺寸本零件各工序的轴向尺寸如左图所示，工序的尺寸链即为：所以L1=75+15=90L2=L1-32.5=90-32.5=57.526第三章专用夹具的设计在30H7的孔加工中，由于零件本身外形的不规则性，再加上孔的精度要求较高，为确保零件的加工质量，满足生产要求，必须采用专用夹具进行装夹定位。本设计就是针对30H7孔在车床上的镗削工序进行专用夹具的设计。根据车床夹具安装时与机床主轴联接，工作时由机床主轴带动其高速回转的主要特点，再结合零件的自身特点，特对该夹具进行如下设计。31研究原始资料3.1.1技术要求的分析该工序的内容是：镗30H7孔至尺寸要求：车环形槽405，并倒角2.010.545（二处）。加工中要求30H7孔轴线至底面距离为380.1mm，至前侧面的距离为53mm，而且与A基准的垂直度不大于0.1mm，保证粗糙度在1.6m以内。405的环形槽Y轴方向的对称中心线与A基准的距离为32.50.12mm，且其2.01外侧面与A基准的平行度不小于0.04mm，粗糙度控制在6.3m即可。因此，工序主要要保证的是30H7孔的尺寸精度及与A基准的平行度要求，对40的环形槽要求不是很高，夹具设计时关键就在于保证30H7的形状、位置精度。3.1.2毛坯情况零件的该道工序属于精加工阶段，而且将近尾道工序。在该工序之后只有R20的圆角的修挫，其余的零件外形及尺寸精度都已加工完毕，因此毛坯情况与零件图上所标示的尺寸基本吻合，设计时可按零件尺寸进行。图3.1.21即为该工序的毛坯图。3