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工装 夹具 托架 机械 加工 工艺 规程 专用 设计 13 开题 以及 文献 综述 全套 cad 图纸 毕业论文

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毕业设计 (论文 )开题报告 题目 ： 托架机械加工工艺规程及专用夹具设计 课 题 类 别： 设计 论文 学 生 姓 名： 学 号： 班 级： 专业（全称）： 指 导 教 师： 200 年 月 一、本课题设计（研究）的目的： 托架机械加工工艺规程及专用夹具设计 是本人在基本完成大学的学习任务后完成的一次由理论转化为实际生产的一个过程，将我在大学期间学习到的东西全部整合到一起运用到实践当中去，使本人对自己所学的专业 知识，专业技能，和专业所从事的方向有了更深层次的学习与了解，为我以后的工作打下基础。机械加工工艺主要是实现产品的设计，保证产品质量，节约能源，降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，生产安全，技术检测和健全劳动组织的重要依据。然而夹具在制造系统中也是一个非常重要的组成部分，好的夹具可以提高劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本，还可以扩大机床的使用范围，而这个 托架 的精度，材料的好坏，加工的工艺将直接影响到发动机的使用效率和寿命，所以本次设计要实现产品的设计，保证产品质量还要在保证产 品加工精度的同时提高生产率，节约成本。 二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）： （研究）现状 : 长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。 是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。 从英国莫里斯的 “ 工艺美术运动 ” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国 的广泛传播 。 改革开放以来，随着中国与世界的接轨，中国不断的引进了西方先进的加工技术，而且随着世界科技的飞速发展，数控机床，加工中心，柔性制造单元，柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用，使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快，产品需求的多样化，是制造业面临巨大挑战，特别像汽车拨叉这种不规则零件就出现了重大问题，现阶段汽车拨叉零件加工还打不到自动化加工，它的工艺好需要人工画线的方法来保证，而零件的装夹也是通过人工来完成的，所以现阶段我国对汽车拨叉这种不规则零件的加工的效率还是 比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹，定位，刀具的引导定位为夹具的装夹和定位，随着数字化加工设备的扩大化，已经将夹具的引导刀具功能完全替代，给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。 制造业是国民经济的基础 ， 随着以计算机技术为主导的现代科学技术的迅速发展 ， 以 “ 时间驱动 ” 为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化、用户素质的提高等使制造业面临着巨大的挑战 ，特别像 托架 不规则零件的加工就出现了一些问题，在现阶段像加工还没达到现代自动化的水平。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需人 工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此我国对不规则零件的加工还处于效率低 、 成本高的阶段。 机床夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多 品种生产的企业中，每隔 3 4 年就要更新 50 80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机 床夹具的标准化程度。 发展趋势 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。 特别像 托架 不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具 、 半组合夹具 、 可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速 、 高效 、 精密 、 复合 、 智能 、 环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。 （ 1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加 工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。 （ 2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。 （ 3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精 密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。 （ 4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。 三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）： （ 1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中腰认真分析零件图，了解 托架 的结构特 点及相关的技术要求而加工工序要根据生产类型，零件的结构来认真分析。 （ 2）在夹具设计的时候也可能遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，所以要调查现阶段国内外比较先进的 托架 结构，从整体上把握设计的方向，了解 托架 的加工工艺规程及夹具的设计原理。 （ 3）通过大量的资料，研究零件的结构，选择合适的加工方法，及选择合理的基准和工序安排。 （ 4）熟悉夹具的结构选择合理的机床及装夹设备，确定加工余量和工序，进行精细的准确的尺寸计算，和时间的估算。 拟采用的途径（研究手段）： 1) 在学校图书馆查阅相 关资料，采用比较研究法。 通过书籍和网络查找最新的发展动向，尽量在保证原来参数的基础上，采用最新的一些结构，这样才能使设计具有实用性和时代性，采用追踪研究法。 2) 通过老师的指导采用行动研究法。 通过老师的指导，可以便捷地设计步骤。 3) 通过浏览因特网上的相关资料采用调查法。 4) 用相关的绘图软件画出零件图和装配图采用个案研究法。 四、设计（研究）进度计划： 2014年 12月 31日： 收集资料， 选题 2015年 1月 1日 2015年 1月 12日 :参考文献，完成开题报告 2015年 1月 13日 2014年 2月 7日：总体方案设计 2015月 2月 7日 2015年 2月 28日：完成所有结构设计和进行相关内容的计算 2015年 3月 1日 2015年 3月 7日： 根据计算结果画出要求的图纸草图 2015年 3月 7日 2015年 4月 7日：根据结构设计和设计计算撰写设计说明书 2015年 4月 7日 2015年 5月 7日： 整理说明书； 2015年 5月 7日 2015年 5月 31日：图纸和 说明书 的修改 ， 形成毕业设计全部文件，准备 答辩 2015年 6月： 毕业答辩 五、参考文献： 1 于勇 . 我国机械制造技术的现状及发展方向 J. 山西焦煤科技 ,2010,(:752 应雷 . 浅谈我国机械制造业的困境和发展战略对策 J. 科技资讯 , 2010,(27) :112 3 侯志楠 . 浅析机械制造技术的发展历程、现状及趋势 J. 2010/20 4 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M 2006 5 黎震，朱江峰 . 先进制造技术 M . 北京理工大学出版， 2009 6 郑修本 . 机械制造工艺学 M . 北京：机械工业出版社， 2007 7 徐鸿本 . 机床夹具设计手册 M宁科学技术出版社， 2004 8 闻邦椿 . 机械设计手册（第 5 版）第 1 卷 机械工业出版社， 2010 9 张捷 . 机械制造技术基础 M . 西南交通大学出版社 ， 2006 10卢秉桓 . 机械制造基础 M 械工业出版社， 2008 11 王先逵 . 机械制造工艺学 M 械工业出版社， 2004 12 ,2005 13 E. ,2006 指导教师意见 签名： 月 日 教研室（学术小组）意见 教研室主任（学术小组长）（签章）： 月 日 1 毕业设计 (论文 ) 文献综述 题目 ： 托架机械加工工艺规程及专用夹具设计 课 题 类 别： 设计 论文 学 生 姓 名： 学 号： 班 级： 专业（全称）： 指 导 教 师： 200 年 月 2 文献综述 1、 前言 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，是一切有关工生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种 、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是 制造系统的重要组成部分 ， 不论是传统制造 ， 还是现代制造系统 ， 夹具都是十分重要的。 因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈 的 市场竞争和企业信息化的要求 ,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 2、 发展历史 从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其 机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了 重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工紧。人们越来越认识到中不可缺少的工艺装备。 3 3、 发展现状 长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。 是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。 制造业是国民经济的基础 ， 随着以计算机技术为主导 的现代科学技术的迅速发展 ， 以 “ 时间驱动 ” 为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化、用户素质的提高等使制造业面临着巨大的挑战 ，特别像不规则零件的加工就出现了一些问题，在现阶段像类的加工还没达到现代自动化的水平。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此我国对类不规则零件的加工还处于效率低 、 成本高的阶段。 机床 夹 具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 国际生产研究协会的 统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 4 年就要更新 50 80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 10 20左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新 产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 4 6）提高机床夹具的标准化程度 。 4、 发展趋势 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。 特别像 类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具 、 半组合夹具 、 可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速 、 高效 、 精密 、 复合 、 智能 、 环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。 （ 1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种 加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。 （ 2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。 （ 3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。 （ 4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、 加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。 5、 设计面临的问题 在设计中，需要对零件加工工艺方案和夹具进行设计，在确定加工工艺方案时，可能会出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，可能因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，5 而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。所以在设 计过程中应制订多套方案，以供比较选择最优，同时还要多请教指导老师和同学，并多查阅相关的书籍来尽可能好的完成设计。 6、总结 在机械制造中 ， 为完成需要的加工工序 、 装配工序及检验工序等 ， 使用着大量的夹具。利用夹具 ， 可以提高劳动生产率 ， 提高加工精度 ， 减少废品 ， 可以扩大机床的工艺范围 ， 改善操作的劳动条件。因此 ， 夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。夹具设计的基础理论一个好的机床夹具 ， 首先要保证能加工出合格的产品。为此 ， 所设计的夹具首先应满足以下两项要求 ：第一， 在未受外力作用时 ， 加工件对刀具和机床应保持正确的位置 ， 即加工件应有正确的定位 。第二，在加工过程中 ， 作用于加工件上的各种外力 ， 不应当破坏加工件原有的正确定位 ，即对加工件应有正确的夹紧。 综上，机械加工艺及夹具随着科技的发展都使计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工都为集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点， 为将来的人才战略提出了新的要求。 6 参考文献 1 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， 2002。 2 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社， 1979。 3 刘守勇等 ， 机械制造工艺与机床夹具 . 北京 :机械工业出版社， 4 王启平 ， 机床夹具设计 M哈尔滨工业大学出版社， 1988. 5 林文焕 机床夹具设计 M国防工业出版社， 1987. 6 徐发仁 ， 机床夹具设计 M重庆大学出版社， 7 王昆等 ， 机械设计课程设计 M 高等教育出版社， 1995 8 邱宣怀 ， 机械设计 M北京 :高等教育出版社， 1997 9 柯明扬 ， 机械制造工艺学 M. 北京 :北京航天航空大学出版社， 1995 10 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷，北京：机械工业出版社， 1991。 11金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社， 1979。 12 G. o.,1980. 13 E. 982. 设计（论文） 题 目 托架机械加工工艺规程及专用夹具设计【加工4】 所属部 机械工程系 所属专业 机械设计与制造 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 I 摘 要 此次设计是对 托架 零件的加工工艺和夹具设计，其零件为 铸 件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工孔、和钻小头孔的工序中，选一面两销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计 简单，方便且能满足要求。 关键词 托架 ，加工工艺，专用夹具，设计 is to to be is to as n of in at is 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 械加工工艺概述 . 1 械加工工艺流程 . 1 具概述 . 2 床夹具的功能 . 2 床夹具的发展趋势 . 3 床夹具的现状 . 3 代机床夹具的发展方向 . 3 第 2 章 托架的分析 . 6 架的工艺分析 . 6 架的工艺要求 . 6 第 3 章 工艺规程设计 . 7 工工艺过程 . 7 定各表面加工方案 . 7 响加工方法的因素 . 8 工方案的选择 . 8 定定位基准 . 9 基准的选择 . 9 基准选择的原则 . 9 艺路线的拟订 . 10 序的合理组合 . 10 序的集中与分散 . 11 工阶段的划分 . 11 工工艺路线方案的比较 . 12 架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 13 坯的结构工艺要求 . 13 架的偏差计算 . 14 定切削用量及基本工时（机动时间） . 14 间定额计算及生产安排 . 24 第 4 章 钻 4-13 孔 夹具设计 . 27 究原始质料 . 27 位基准的选择 . 27 削力及夹紧力的计算 . 27 差分析与计算 . 28 、部件的设计与选用 . 29 位销选用 . 29 套、衬套、钻模板设计与选用 . 29 具设计及操 作的简要说明 . 31 总结与展望 . 32 参考文献 . 33 致 谢 . 34 1 第 1 章 绪论 械加工工艺概述 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工 装配 包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺 是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使 其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 械加工工艺流程 机械加工工艺规程一般包括以上内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件上，把较为合理的工艺过程和操作方法，按 照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和 辅助工具 。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工 序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 2 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 具概述 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含 夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （ 1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2） 夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也 具有导向功能。 3 床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 床夹具的现状 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（ 加工中心（ 成组技术（ 柔性制造系统（ 新技术的应用，对机床夹具提出了如上新的要 求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分 度的多齿盘，其分度精度可达 于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1 m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/条件上仍 能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。 4 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 计算机辅助机床夹具设计是利用计算机辅助设计 于夹具种类繁多，结构复杂，其设计过程涉 及控制条件多，因此，用于夹具设计的专业软件甚少，目前还没有一种软件系统能够将夹具设计完全数字化。目前，计算机辅助夹具设计一般是采用二维 用二维 以提高设计效率和质量，但是其缺点是设计人员首先要阅读工件二维零件图，了解零件的加工要求，并将二维零件图在头脑中三维实体化；再选择或设计合适的定位、夹紧等元件和装置；接 上 来将上述结构在头脑中形成夹具三维实体，用二维图表示，完成夹具的设计。在设计过程中，思维要在三维和二维模型中反复转换，最终绘制二维的总装图。由于绘制三维实体效果的 装配图难度大，效率低，一般不绘制三维装配图。这对夹具设计质量和效率，以及加工和装配均有不利的影响。 3软件完全采用 形用户界面，易学易用。借助 3D 软件平台，可以创建三维实体模型；编辑零件装配体并进行简单的运动仿真；利用它的动画功能不仅可以检查夹具工作的可行性，还能得到夹具零部件装配和运动过程的动画文件。 计算机辅助设计（ 功能在于能协助设计者完成产品设计各阶段的工作。本文针对机床夹具进行计算机辅助设计，借助 3D 软件平台，将设计时所用标准零件 建立实体模型库；对于非标准零件，采用交互方式建模方法直接在设计平台建模并建立非标 5 准模型库。 采用二维 使我们甩掉了图板，解决 在，大量三维实体造型软件崛起，如 E、 3D、 ，推动了设计领域的新革命由于这些三维软件不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，并且与其它软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成。这些功能是以往的二维 。结合夹具设计的复杂性、高精度性等特点采用了易学易懂的 3 6 第 2 章 托架 的分析 架 的工艺分析 其小头孔与底平面有垂直度的公差要求， 托架 底面与平面有平行度公差要求，所要加工的，在其边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。 托架 是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外 还有小头孔要求加工，对精度要求也很高。 托架 的底面、平面粗糙度要求都是 所以都要求精加工。 架 的工艺要求 设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师 7 要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。 该 加工有 七个 加工 表面 ：平面加工包括 托架 底面、大头孔上平面；孔系加工包括大、小头孔、 2-10 孔 ； 2 以平面为主 有： 托架 底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是 75 孔 端面 的粗、精铣加工，其粗糙度要求是 孔系加工有 ： 75 孔 粗、精镗加工 ，其表面粗糙度 为 ； 4-13 孔、 4-24 孔 小头孔 钻、扩和铰加工，其 表面粗糙度要求 2。 托架 毛坯的选择 铸造 ，因为生产率很高，所以可以免去每次造型 。 单边余量一般在13结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是 5000 件，由 3表 3 可知是中批量生产 。 上面主要是对 托架 零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了 分析，选择了其毛坯的的制造方法为 铸造 和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。 第 3 章 工艺规程设计 工工艺过程 由以上分析可知，该 托架 零件的主要加工表面是平面、孔系和系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于 托架 来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知： 托架 的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。 定各表面加工方 案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和 8 工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计 托架 的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要 求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进 现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车 半精车 淬火 粗磨。 工方案的选择 由参考文献 3表 12 可以确 定，平面的加工方案为：粗铣 精铣（ 79T ），粗糙度为 般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。 由参考文献 3表 11 确定， 75 孔、 80 孔的表面粗糙度要求为 选择孔的加方案序为：粗镗 精镗。 小 孔 4-13 孔、 4-24 孔 加工方法： 加零件毛坯不能直接 铸 出孔，只能 铸 出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度 的要求为 a ，所以选择加工的方法是钻 扩 铰。 9 2 孔加工方法： 因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我们采用一次钻孔的加工方法 ，然后再攻丝 定定位基准 基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： 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。 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。 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。 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。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证 托架 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 托架 零件图分析可知，主要是选择加工 托架 底面的装夹定位面为其加工粗基准。 基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。 10 例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿 面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证 托架 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 托架 零件图分析可知，它的底平面与 20 9H 小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用 44 的孔为加工基准。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 艺路线的拟订 对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 托架 的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工 托架 底面大头孔上平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 序的合理组合 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： 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则 工序数目少，工 件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，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间的相互 11 位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 80 90 c 的含 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单 的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中的特点 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，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间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 工序集中与工序分散各有特点，必须 根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 12 粗加工阶 段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 糙度为 00 m。 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表 面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 面粗糙度为 m。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 ,主要目的是保证零件的形状位置几精度 ,尺寸精度及表面粗糙度 ,使各主要表面达到图纸要求 可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 面粗糙度为 m。 此外，加工阶段划分后，还 便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 工工艺 路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表： 13 表 工工艺过程表 架 的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 托架 的 铸 造采用的是 铸造 制造，其材料是 产类型为中批量生产，采用 铸造 毛坯。 坯的结构工艺要求 托架 为 铸 造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于 铸造 件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序， 铸造 件外形应力求 简单、平直的对称，尽量避免 铸造 件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 工序号 工序名称 工 序 内 容 车 间 工 段 0 铸 件 4. 钻 4* 直径13、 4*直径 26孔 6铣削后面 7铣削左面 8铣削右面 9铣削顶面 精镗直径 128 孔 11. 粗镗半精镗直径 60 孔 12. 钻顶 面各孔，并攻丝 13. 钻前面各孔并攻丝 14 钻后面各孔并攻丝 15. 钻左面各孔并攻丝 16. 钻右面各孔并攻丝 17. 精镗直径128 孔 18 精镗直径60 孔 19 终检 铸 件 *直径 13、 4*直径 26孔 6铣削后面 7铣削左面 8铣削右面 9铣削顶面 精镗直径 128孔 0 孔 攻丝 14 钻后面各孔并攻丝 28 孔 18 精镗直径 60 孔 19 终检 20 清洗入库 0 时效 时效 0 铣 粗、精铣 底 面 0 铣 粗、精铣 左侧面 0 钻、扩、铰 钻、扩、铰 2-10孔 60 钻孔 钻 4-13孔、 4-24孔 70 钻孔攻丝 钻 2后攻丝 80 粗镗 粗镗 75孔、 80孔 90 半精镗 半精镗 75孔、 80孔 100 精镗 精镗 75孔 110 检 检、检查各部分尺寸及精度 120 入库 入库、组装入库 14 铸造 件的结构中应避免深孔或多孔结构。 铸造 件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用 率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出