YTP26型气腿式凿岩机机体机头工艺分析及车床和铣床夹具设计-[机械毕业设计论文A1089]
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ytp26
型气腿式
凿岩机
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机头
工艺
分析
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以及
铣床
夹具
设计
机械
毕业设计
论文
a1089
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,45页,30000字左右.
图纸共4张:
A0-车床夹具装配图.dwg
A0-铣床夹具体.dwg
A0-铣床夹具装配图.dwg
A1-零件图.dwg
- 内容简介：
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本科毕业设计（论文） 开题报告 1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 岩机机体的工艺夹具设计 为本课题的研究内容，对此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 在整个设计过程中 ,我们将学习到更多的知识。 （ 1）我们必须仔细了解零件结 构，认真分析零件图 ,培养我们独立识图能力 ,增强我们对零件图的认识和了解 ,通过对零件图的绘制 ,不仅能增强我们的绘图能力和运用 件的能力。 （ 2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的 ,通过这些设计 ,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定 ,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定 ,必须与工厂实际的机床相适应。 这对以前学习过的知识的复习 ,也是以后工作的一个铺垫。 （ 3）在这个设计过程中 ,我们还必须考虑工件的安装和夹紧 确与否直接影响工件加工精度 ,安装是否方便和迅速 ,又会影响辅助时间的长短 ,从而影响生产率 ,夹具是加工工件时 ,为完成某道工序 ,用来正确迅速安装工件的装置 高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点 ,也是一个难点 近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如， 应用人工智能选择零件的工艺规程 。因为 特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难 ,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工 的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式 加工工艺，它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的 统问本科毕业设计（论文） 开题报告 世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于 型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步 的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步 开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。 同时，在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。 我们 都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心 的产生就是为了减少产品循环周期。 目前中国制造业发展迅猛，以前的 我国 制造业普遍使用刚性专机加工 各种各样的 零部件，导致 改型和生产个零部件 周期较长。随着 我国制造业发展 和 各种各种零件 的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可 重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省 90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。 当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一 致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微 夹具是机械加工不可缺少的部件，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 的 方向发展 本科毕业设计（论文） 开题报告 2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 1、 岩机机体的工艺 1、 制订 岩机机体的 加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求，对箱体零件的每一个细节，都应仔细的分析，如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意箱体零件各孔系自身精度（同轴度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清箱体零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为箱体零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们采用 件绘制零件图，一方面增加我们对零件的了解认识，另一方面增加我们对 件的熟悉。 工序的划分 确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这 项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。 定位基准的选择 根据粗基准，精基准的选择原则；遵循基准统一、基准重合。由零件图具体分析可得： 床后托架首先以一个侧面和一个孔为粗基准，对底平面A 进行粗加工，再以底平面 A 为基准加工孔。 2、夹具设计可能遇到的问题： 工件定位是否正确，定位 精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。 工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹 具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅相关的夹具设计资料 ,联系在工厂看到的一些箱体零件加工的夹具来解决这些问题 . 本科毕业设计（论文） 开题报告 上述即为遇到困难的解决措施 3、 本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径），本课题包括两方面内容： 岩机机体的工艺夹具设计 制定工艺规程的研究途径和可行性分析 毛坯的选择： 根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率， 以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。 床后托架毛坯材料为灰铸铁（ 硬度范围在 150 200受中等载荷。采用砂型铸造方法，由于大批量生产故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型，这不仅简化了造型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理，消除铸件表层和壁厚 较薄的部位可能出现的白口组织（大量渗碳体出现）以便进行切削加工。 拟订工艺路线： 表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额： 查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。 计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量 的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应本科毕业设计（论文） 开题报告 尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。 因此， 岩机机体 的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。 夹具设计的研究途径和可行性分析 夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配 合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 报告人签名：王 中 蔚 2008 年 4 月 10 日 本科毕业设计（论文） 开题报告 4、进度计划 序号 日期 进度安排 1 3 月 27 号 开始进行毕业设计、熟悉题目及要求 2 3 月 31 号 设计资料的收集及借阅 3 4 月 4 号 分析研究所得到的设计资料 4 4 月 10 号 方案设计、比较 5 4 月 20 号 设计方案实施（设计、计算等） 6 5 月 20 号 设计、论文整理及修改 7 6 月 9 号 毕业设计答辩 8 9 10 11 12 本科毕业设计（论文） 开题报告 5、指导教师意见（ 对 本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测） 学在毕业设计选题后，能综合运用所学的专业知识研究、分析设计内容，明确所要完成的设计任务和要求。对该设计课题即“机械加工工艺与夹具设计”以及与之相关的机械制造技术当今的发展方向、 发展水平的认识基本正确，对该毕业设计的初步解决方法，思路基本正确。有关设计所需要的参考资料、手册等的查阅、收集基本就绪，根据已具备的条件，可以进行零件的机械加工艺工规程设计、并依据所优选的零件机械加工规程进行夹具的方案设计等工作。在进行过程中，希望该同学注意保留有关方案构思、计算等有关材料，以便后续工艺卡填写及设计说明书的整理。 指导教师： 2008 年 月 日 6、教研室主任意见 教研室负责人： 2008 年 月 日 说明： 1、开题报 告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后两周内完成。 2、“课题的研究意义、现状、发展趋势”应不少于 1200 字，“课题的基本内容及研究手段和可行性分析”应不少于 1000 字。 3、本页不够，请加页 腿式凿岩机机体工艺、夹具设计 摘要 本设计主要是对 气腿式凿岩机机体进行工艺规程的拟订，及车床与铣床典型夹具的设计进行全面的阐述。全文共分五章，其中第一章前言主要介绍的是课题的来源。第二章开始阐述了本课题的目的意义和技术分析 ， 之后着重从 生产类型的确定、毛坯的分析、工艺路线的制定、 加工余量的确定、各工序工艺装备的确定、 切削用量的确定、工序时间的计算等七个方面进行工艺分析。第三章简单介绍了机床夹具设计的概念。第四章和第五章分别从工件定位的确定、夹紧机构的设计、夹具其他装置的设计、夹具体的 设计和夹具的工作原理五个方面，介绍了铣床专用夹具和车床专用夹具的设计过程。 关键词 ： 凿岩机；工艺分析；专用夹具；六点定位原理 is of is of I on of so It is of 目录 1 前言 . 错误 !未定义书签。 2 凿岩机机头的工艺规程 . 错误 !未定义书签。 课题的 目的意义和技术分析 . 错误 !未定义书签。 产类型的确定 . 错误 !未定义书签。 坯的分析 . 错误 !未定义书签。 艺路线的制定 . 错误 !未定义书签。 工余量的确定 . 错误 !未定义书签。 工序工艺装备的确定 . 错误 !未定义书签。 削用量的确定 . 错误 !未定义书签。 序时间的计算 . 错误 !未定义书签。 3 机床夹具设计的概述 . 错误 !未定义书签。 4 铣削耳孔专用夹具设计 . 错误 !未定义书签。 件的定位 . 错误 !未定义书签。 件的夹紧 . 错误 !未定义书签。 具其它装置的设计 . 错误 !未定义书签。 削耳孔夹具的工作原理 . 错误 !未定义书签。 5 车削大端孔专用夹具设计 . 错误 !未定义书签。 件的定位 . 错误 !未定义书签。 件的夹紧 . 错误 !未定义书签。 具其它装置的设计 . 错误 !未定义书签。 具体的设计 . 错误 !未定义书签。 削大端孔夹具的工作原理 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 腿式凿岩机机体工艺、夹具设计 摘要 本设计主要是对 气腿式凿岩机机体进行工艺规程的拟订，及车床与铣床典型夹具的设计进行全面的阐述。全文共分五章，其中第一章前言主要介绍的是课题的来源。第二章开始阐述了本课题的目的意义和技术分析 ， 之后着重从 生产类型的确定、毛坯的分析、工艺路线的制定、 加工余量的确定、各工序工艺装备的确定、 切削用量的确定、工序时间的计算等七个方面进行工艺分析。第三章简单介绍了机床夹具设计的概念。第四章和第五章分别从工件定位的确定、夹紧机构的设计、夹具其他装置的设计、夹具体的 设计和夹具的工作原理五个方面，介绍了铣床专用夹具和车床专用夹具的设计过程。 关键词 ： 凿岩机；工艺分析；专用夹具；六点定位原理 is of is of I on of so It is of 目录 1 前言 . 3 2 凿岩机机头的工艺规程 . 4 课题的 目的意义和技术分析 . 4 产类型的确定 . 5 坯的分析 . 5 艺路线的制定 . 7 工余量的确定 . 13 工序工艺装备的确定 . 16 削用量的确定 . 20 序时间的计算 . 23 3 机床夹具设计的概述 . 28 4 铣削耳孔专用夹具设计 . 30 件的定位 . 30 件的夹紧 . 31 具其它装置的设计 . 33 削耳孔夹具的工作原理 . 35 5 车削大端孔专用夹具设计 . 37 件的定位 . 37 件的夹紧 . 39 具其它装置的设计 . 41 具体的设计 . 42 削大端孔夹具的工作原理 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 错误 !未定义书签。 结论 . 45 1 前言 本毕业设计的课题，即 其典型夹具的设计，来自湖南省湘潭风动机械厂 的凿岩机生产现场。 湖南省湘潭风动机械厂始建于 1969 年，为国有中二型企业，地处湘潭市区友谊广场，交通十分便利。全厂占地面积 筑面积 该厂主要生产凿岩机械、工业除尘设备、通风机械、精密铸造件等四大类产品。各类产品型号规格齐全，均已形成了系列化、规模化，产品除在国内有广阔的市场外，还远销欧美、东南亚、非洲等国家和地区。 图 1气腿式凿岩机 气腿式凿岩机的特点： 气腿式凿岩机供矿山和巷道掘进钻凿爆破炮眼， 操作机构集中 ， 启 动灵活 ，气水联动 ， 使用方便 ， 维修简易 。 节能高效 ， 零件寿命长 ， 通用率高 ， 利用活塞的筒状尾部在活塞行程中自行配气，并且有部分活塞行程利用了压缩空气的膨胀功，因而节省了压缩空气的消耗量，提高了使用的经济性。广泛使用于煤炭、冶金、铁道、交通、水利、基建和国防等石方工程中，是采掘工业的高效设备。 本机与 气腿配套，适用于中硬和硬岩上钻凿水平和倾斜的炮眼，亦可与环形吊架配套钻凿垂直炮眼，配置手持手把，还可作手持凿岩机使用。钻凿炮眼直径一般为 36度可达 5 米以上。 本设计是在参加 湘潭风动机械厂 凿岩机机头生产线实习的基础上，根据相关要求，对凿岩机机头生产的工艺过程进行分析以后，拟订了一个生产工艺规程，对其中涉及到的两个典型夹具进行了设计分析。 2 凿岩机机头的工艺规程 课题的目的意义和技术分析 目前影响工人健康、严重污染环境的十大工业噪声源，它们是风机、空压机电机、柴 油机、织机、冲床、圆锯机、球磨机、高压放空排气以及凿岩机。这些噪声源设备，普遍使用于各工业部门，产生的声级高，影响面大。我国在控制这些噪声问题方面，虽已积累了相当丰富的经验但仍存在许多实际问题，尚待研究解决。风动凿岩机噪声在矿山井下高达 120至更高 ,对操作工人危害很大 主要呈中低频性 排气噪声；活塞撞击钎尾及钎头撞击岩石产生的撞击声；风动凿岩机零部件间的撞击、磨擦以及机件振动所产生的机械性噪声。其中排气噪声为主要成分。解决风动凿岩机噪声的途径在于，研制高效的排气 消声器，并对机械性噪声采取有效的减振阻尼措施。对于多机凿岩台车，应设隔声操作室。遗憾的是，目前国内在控制凿岩机噪声方面，尚无很成功的经验。随着信号分析处理技术、声强测量技术在我国获得深入应用以及新型降噪材料和新型噪控装置的不断出现，噪声源的控制水平可望进入更高的层次。 解决风动凿岩机噪声的途径在于研制高效的排气消声器，并对机件性噪声采取有效的减振阻尼措施。对多机凿岩台车，应设隔声操作室。对高效排气消声的要求是： 1 消声器的消声值在 20上； 2 体积小； 3 背压低； 4 不产生结冰现象；国内有不少 单位在研究能满足这些要求的消声器，可惜目前尚未获得满意的结果。风动凿岩机噪声问题到今仍基本上没有得到解决，许多研究工作值得深入下去。 本课题来自于实践，夹具在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而使用了分度钻的好处在于， 可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。 使用夹具的最根本目的是获得好的经济效益。所以设计夹具也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题 ，而且是个经济问题。每当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果。 对设计夹具进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。 度设计技术分析 一般来说，夹具的精度都应比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。精度高出的部分称为夹具的精度储备或精度裕度。精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位、导向元件的磨损。当然精度裕度越大，加工工件的质量越稳定，夹具的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看，精度裕度越大，必须要求夹具的制造精度越高，从而会急剧增加夹 具的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，夹具制造的精度越小，将会使夹具在夹具中易损件主要是定位、导向元件需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。所以夹具精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高夹具的精度要求。但多大的 经济裕度才算合适呢？从原则上讲对加工精度要求高的工件，夹具的精度只能略高于工件要求的加工精度，即减小夹具的经济裕度。这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高夹具的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件，夹 具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低。 构设计技术分析 机床夹具定位机构的设计：在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工中工艺基准问题。设计夹具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。这一原理在正文中再进行详细的说明。产生定位误差的原因主要有： a、基准不重合带来的定位误差 b、间隙引起的定位误差 c、与夹具有关的因素产生的定位误差（这类误差基本上属于夹具设计与制造中的误差）。 机床夹具夹紧机构的设计：夹紧机构在机床夹具设计中占 有很重要的地位，一个夹具在性能上的优劣，除了从定位性能上加以评定外，还必须从夹紧机构的性能上来考核，如夹紧机构的可靠性、操作方便性。夹紧机构的复杂程度也基本上决定了夹具的复杂程度。从设计的难度上讲，夹紧机构往往花费设计人员较多的心血。夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；工件和夹具的变形必须在允许的范围内；机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁；操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人的操作习惯；复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。这些都是夹紧机构应该满足的要求。 产类型的确定 生产类型是企业生产专业化程度的分类，机械制造业的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产、中批生产和小批生产。生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年生产量；另一方面还必须考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。如果从工艺特点方面来看单件生产其产品数量少，每年产品的种类、规格较多，是根据定货单位的要求确定的，多数产品只能单个生产，大多数工作地的加工对象是经常改变的，很少重复。成批生产其产品数量较多，每年产品的结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间 里是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。大量生产其产品数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。因此生产类型的确定，对于工艺规程的制定是非常重要的。显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。下面对该 下： N=Q n（ 1+ +） 式中 （件 /年） 8万台 /年 1件 /台 一般而言，以上的备品率根据易磨损和损坏的程度定为 3%现取 4%。 由于属于机械零件，故取为 1%。 则 N=8（ 1+4%+1%） =8 另一方面由于本产品属于轻型机械，且生产纲领为 远大于 5万台。如下表，所以该凿岩机机头的生产类型属于大量生产。 表 2各种生产类型的规范 生产类型 零件的年生产纲领 /件 /年 重型机械 中型机械 轻 型机械 单件生产 5 20 100 小批生产 5 100 20 200 100 500 中批生产 100 300 200 500 500 5000 大批生产 300 1000 500 5000 5000 50000 大量生产 1000 5000 50000 坯的分析 正确的选择毛坯是工艺技术人员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序的数目，材料消耗，热处理方法，零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差与毛坯的余量有关。应慎重对待。 坯材料 的选择 铸钢的综合力学性能高于各类铸铁，它不仅强度高，而且具有铸铁不可比优良塑性和人性，适合制造承受大能量冲击负荷下的高强度、高韧性的铸件。如火车轮、锻锤机架、座、高压阀门和轧辊等。铸钢较球墨铸铁性能稳定，质量较易控制，在大截面和薄壁铸件生产中，这一优点尤为明显。此外，铸钢的焊接性能好，便于采用铸 入少量（质量分数小于 合金元素，如锰、硅、铬、钼、钒等，可得到力学性能和淬透性更好的合金结构钢。 经过反复对比，低合金铸钢 坯铸 造方法的选择 1）、应考虑的因素包括： （ 1） 、生产批量 （ 2）、零件的结构形状和尺寸大小 （ 3）、零件的力学性能 （ 4）、工厂现有设备和技术水平 （ 5）、技术经济性 主要依据一般是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。 2）、从生产批量来看： 此零件属于大批量生产，宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑用特种铸造的方法获得毛坯。 3）、从零件的结构来看： 由于此零件属于外形较复杂的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考虑采用压铸、金属铸造、熔模铸造等精密铸造方 法。同时可以减少切削加工或不进行切削加工。 4）、从毛坯的制造方法来看： 毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。故铸铁、铸钢、铸铝和铸铜等有色金属材料适合用铸造方法获得毛坯。 5）、从铸钢件的强度来看： 从铸钢件的强度来看可以考虑采用金属型铸造的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇注的铸件。且强度依次递减 ,毛坯质量依次降低 壳型铸造则适用于成批大量生产，适用铸造各种材料，多用于形成泵体、壳体、轮毂等金属型或砂型铸造零件的内腔，对于这些材料则金属型铸造（浇铸 ）更为合适 6）、从工厂现有设备和技术水平来看： 从这一方面来看，壳型铸造也是适用的。 7）、从经济合理性来看： 由机械加工工艺手册第一卷表 种铸造方法的经济合理性 零件最大的外轮廓尺寸小于 260复杂程度属于中等，生产类型属于大量生产，故壳型铸造在成批生产下比较合适。 综上所述，该凿岩机机头零件的毛坯采用壳型铸造。 坯的机械加工余量 由机械加工工艺手册第一卷表 得：砂型铸造及壳型铸件的尺寸公差等级为 8 10。故查表 两端孔的加工余量为 4 其它表面基本为一次性加工，故加工余量由零件尺寸决定。 艺路线的制定 这是制订机械加工工艺规程的核心。其主要内容有： （ 1）、选择定位基准 （ 2）、确定加工方法 （ 3）、安排加工顺序 （ 4）、安排热处理 （ 5）、安排热检验 （ 6）、安排其它工序 机械加工工艺路线的最终确定，一般要通过一定范围的论证，即通过对几条工艺路线的分析与比较，从中选出一条适合本厂条件的、确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。 下面将从上述几个方面确定该凿岩机机头的机械加工工艺路线： 准的选择 基准是机械制造中应用得十分广泛的一个概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线或面。机械产品从设计、制造到出厂经常要遇到基准问题：设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。 根据基准的作用，可分为设计基准和工艺基准两大类： 1、设计基准 ： 设计者在设计零件时，需要根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些标准尺寸（或角度）的起始位置称为设计基准。简言之，设计图样上所采用的基准就是设计基准。 2、工艺基准： 零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。根据其作用，又可以分为定位基准、测量基准、装配基准三类： （ 1）、定位基准：加工时用于工件的定位的基准。它又可分为粗基准、精基准。另外还有附加基准。其中粗基准是未经机械加工的定位基准。反之经过机械加工的定位基准称为精基 准。而附加基准是指零件上根据零件机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。 （ 2）、测量基准：在加工过程中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。 （ 3）、装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 在这里主要考虑定位基准的选择，而测量基准、装配基准则在后面的设计中进行选择。 3、定位基准的选择 1）、一般原则 （ 1） 、选最大尺寸的表面为安装面（限制 3个自由度），选最长距离的表面为导向面（限制 2个自由度），选最小尺寸的表面为支承面（限制 1个自由度）。 （ 2）、首 先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。因为在加工中保证空间位置精度要比保证尺寸精度困难的多。 （ 3）、应尽量选择零件的主要表面为定位基准。因为零件的主要表面是决定其他表面的基准，也就是主要设计基准。 （ 4）、定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。 下面根据以上一般原则分别进行粗基准和精基准的选择。 2）、粗基准的选择： 粗基准的选择除了应考虑以上的一般原则外，还必须考虑以下几个原则： （ 1） 、选加工余量小的面做粗基准。 （ 2）、选重要表面为粗基准。 （ 3）、选不加工的表 面做粗基准。 （ 4）、应选较平整、光洁、面积较大的表面作粗基准。 （ 5）、粗基准一般只能使用一次。 上述的选择粗基准的四条原则，每一条都只能说明一个方面的问题。综合以上各个原则并考虑零件的实际情况选择如下： 粗基准一般都是为了加工出精基准，而在机头零件加工中 ,为了提高零件的生产精度 ,以机头毛坯小端的孔作为粗基准，加工完大端的孔后 ,再以大端的孔为基准加工精基准小端的孔。因为车削后的大端的孔是加工余量小、较准确的、光洁的、面积较大的平面，而且它也是一个重要的表面，它的余量比较均匀。 3）、精基准的选择： 和粗基准一样，精基准的选择除了要考虑一般原则外，还有它自身应当注意的原则： （ 1） 、基准重合原则：也就是选设计基准为定位基准。 （ 2）、基准统一原则：也就是在零件的加工过程中，采取统一的基准。 （ 3）、互为基准原则：也就是对某些位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的原则。 （ 4）、自为基准原则：也就是以加工表面本身定位，待到夹紧以后将定位元件移去，再进行加工。这样可以使得面的加工达到很高的精度。 那么根据以上的各个原则，结合实际情况对精基准的选择如下： 该机头 是一个薄壁零件 ,在外力作用下很容易产生变形。主要表面的尺寸精度和形位精度的要求都较高 ,因此希望以一个统一基面定位来加工这些要求高的表面。目前生产该机头的企业大多采用小端的孔做为统一基准。在精加工时 ,除了磨削小端的孔和铣削两耳时是以大端的孔作为基准外 ,其余工序都采用小端的孔定位。 采用小端的孔作为基面有下列优点： （ 1）、用这种定位方法可以钻两耳孔、钻大端面各孔、扩大端外四孔、铣两耳及槽等主要表面及其他次要表面。 （ 2）、由于该零件的加工钻削的工序占的比重较大，立式钻床较为普遍，用这种定位方法有利于钻床对其进 行加工。 （ 3）、该零件的外部表面质量要求不是很高，无法作为精基准。 工方法的选择及工序顺序的安排 零件表面的加工方法，首先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对某些表面的加工要求。根据各加工表面的技术要求，首先选择能保证该要求的最终加工方法，然后确定各工序、工步的加工方法。 选择加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围、材料的性质及可加工性；工件的结构形状和尺寸大小；生产率要求；工厂或车间的现有设备与技术条件。下面将从以上各个方面与以考虑并最终确定加工方法 。 1、加工经济精度： 各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度都是在一定的范围内的。任何一种加工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，其加工经济精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以减少。但是加工经济精度提高得愈高，表面粗糙度值减少得愈小，则所消耗的时间与成本也会愈大。 实际上加工经济精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高；加工误差大，则加工精度低。一般来说，加工误差和加工成本之间成反比例关系。 可以看出：对一种加工方法来说，加工误差小到一定程 度，加工成本提高很多，加工误差却降低得很少；加工误差大到一定程度以后，即使加工误差增大很，加工成本降低得很少。 因此所谓加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。 2、材料的性质及可加工性： 本零件的材料采用 低合金铸钢 机械加工工艺手册第一卷 表 含碳 含硅 含锰 含钼 含铬 这种材料的工艺性能如下： 由 机械加工工艺手册第一卷 表 处理 布氏硬度 135，屈服强度b441s 245 由机械加工工艺手册 (第一卷 )表 铬钼钢：钼提高淬透性 ,降低回火脆性 ,增加抗蠕动能力 ,改善冲击韧性、加工性及抗蒸汽腐蚀能力。用于 :长期在中温下工作的零件 ,如汽轮机汽缸 ,隔板等。 3、工件的结构形状和尺寸大小： 本活塞零件属于结构形状并不十分复杂，而尺寸也不很大的零件，因而加工起来也不是很困难的。 4、生产率的要求： 该机头的生产类型属于大批大量生产。因而对生产率要求就相对的比较高。 5、综合以上几点，再考虑工厂的工艺能力和现有设备的加工经济精度，查机械加工工艺手册第一卷 表 （ 1）、对于大端孔加工 由于机头大端孔的精度要求为 样对于大端孔的加工可以考虑选用： 粗车 半精车 精镗一一磨削，这样可以达到的精度等级为 a= （ 2）、对于小端孔的加工： 由于机头大端孔的精度要求为 样对于大端孔的加工可以考虑选用：粗车 半精车 精镗一一磨削，这样可以达到的精度等级为 a= （ 3）、对于两个耳孔的加工 ： 由于这个部分是为了连接其它零件而加工的，粗糙度要求不是很高，为 度要求为 可采用两次钻削完成 ,即钻削 钻削的加工方法，这样能达到的精度等 级为 糙度为 =1.6 （ 4）、对于大端面各孔的加工： 由于这些孔的表面的精度要求为 求较高，又是对于孔的加工，故可考虑采用：粗镗 半精镗 精镗的加工方法来完成，这样可以达到的精度等级为 糙度为 （ 5）、对于机头大端顶孔的加工： 这个圆孔的表面粗糙度也为 于等于 m，对于它的精度要求也不高，甚至它的孔径只有 8小于 20它的加工方法也可以考虑采用钻削来实现，精度也为糙度为 （ 6）、对于机头大端外四孔的加工： 这四个圆孔的表面粗糙度为 于 m，对于它的也精度要求也不高，甚至它们的孔径只有 140它的加工方法也可以考虑采用钻削和扩孔来实现，即钻削 扩孔，精度也为 糙度为 （ 7）、对于手把外侧表面的加工： 在这里只是它的位置精度要求较高，而尺寸精度要求不是很高，故可以考虑采用直接铣削完成，即粗铣 精铣的加工方法。精度等级为 9，粗糙度为 足要 求。 （ 8）、对于手把椭圆孔的加工： 在这里只是它的位置精度要求较高，而尺寸精度要求也很高，故可以考虑采用粗铣 半精铣 精铣的加工方法完成。精度等级为 糙度为 足要求。 （ 9）、对于两耳进一步的加工： 由于这个部分是为了减轻零件整体重量，节省材料而加工的，精度要求不是很高，为度要求为 可以考虑采用粗铣 精铣的加工方法完成。精度等级为糙度为 （ 10）、对于大端四个槽的加工： 这个部分的精度 要求为 面要求质量一般，由于这四个槽是先钻后铣得到的，故可以考虑采用粗铣 精铣的加工方法完成。这样可以达到的精度等级为 糙度为 6、加工阶段的划分 按加工性质和作用不同，工艺过程一般划分如下加工阶段：粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段；光整加工阶段。它们的主要工作与要求如下： （ 1）、粗加工阶段：主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准，因此这一阶段关键问题是提高生产率。 （ 2）、半精加工阶段：在半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一 定的精度，为精加工作好准备。 （ 3）、精加工阶段：在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图纸规定的精度要求以及表面粗糙度。 （ 4）、精密、超精密加工、光整加工阶段：这是对那些要求很高的零件安排的，是为了达到零件最终的精度要求。 一般情况下，若将加工表面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求或浪费人力、物力资源。这是因为粗加工是切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形带来的加工误差，也无法消除因粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差；后续加工 容易把已加工好的加工表面划伤；不利于合理地使用设备；不利于合理地使用技术工人，让高技术工人完成粗加工任务是人力资源的一种浪费。 但是当加工质量要求不高，工件刚度足够，毛坯质量高，加工余量小，可以考虑一次性完成加工。如自动机上加工的零件；装夹，运输不便的重型零件，在一次安装下完成粗加工和精加工，但 在粗加工后，重新以较小的夹紧力夹紧。而本零件对于大端和小端的孔的加工质量要求比较高，其余的加工质量要求并不很高，毛坯质量比较高，加工余量不是很大，工件也是有足够的精度，故除了大端和小端的孔在加工时安排了粗车，半精车， 精镗及磨削两个阶段。加工大端外四孔时安排了钻削，扩孔两个加工阶段。其余的加工均安排在一个性完成加工。 7、机械加工顺序的安排： 复杂零件的制造需经过切削加工、热处理和各种辅助工序等许多工序。在拟订工艺路线时，应进行综合分析，安排一个合理的加工顺序。这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。 按照以下的几个工序顺序安排原则，也就是： （ 1）、先加工基准面，再加工其它表面。 （ 2）、一般情况下，先加工次要表面。 （ 3）、先加工主要表面，后加工次要表面。 （ 4）、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 将该机头的工序进行安排，为了获得一条适合的、能确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路 线，本设计将通过两个方案的比较分析来最终确定一个最佳的方案。 1）、方案一： （ 1）、工艺过程 第一个工序：粗车，半精车，精镗大端孔 第二个工序：粗车，半精车，精镗小端孔 第三个工序：钻两耳孔 第四个工序：粗镗，半精镗，精镗大端面各孔 第五个工序：钻机头大端顶孔 第六个工序：钻机头大端外四孔 第七个工序：粗铣，精铣手把外侧表面 第八个工序：粗铣，半精铣，精铣手把 第九个工序：粗铣，精铣两耳 第十个工序：粗铣，精铣大端四 个槽 第十一个工序： 扩机头大端外四孔 第十二个工序： 磨削小端孔 第十三个工序： 磨削大端孔 图形见所附工艺过程卡片。 （ 2）、热处理工序及表面处理工序的安排： 该凿岩机机头材料的热处理安排在机加工前。 （ 3）、其它辅助工序的安排： 检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工艺规程的重要组成部分。检查、检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一，每个操作过程中和操作结束以后都必须自检。在工艺规程中，下列情况下应安排检查工序：零件加工完毕之后；从一个车间到另一个车间的前后；工时较长或重要的关键工序前后。 故根据以上原则，在本零件中大端与小端车削加工之后和磨削小端与大端的切削加工之前，均安排一次检验工序。在零件加工完毕后再安排一次检验工序。 切削加工之后，安排去毛刺的处理。零件表层或内部的毛刺，影响装配操作、装配质量以至会影响整机性能，因此应给以充分的重视。 在工件进入装配之前，一般都应安排清洗。工件的内孔、壳体的内腔易存留切屑，清洗时应给以特别注意。光整加工工序之后，磨粒容易附着在工件表面上，要认真清洗，否则会加剧零件在使用过程中的磨损。在工件加工完毕进入装配之前必须安排一次清洗的工序。 （ 4）、工序的组合 ： 同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。前者是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。后者是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。它们各有所长。前者有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产效率的机车，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。而后者可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较简单，对操作工人的技术水平要求比较低 。 因此考虑到本凿岩机机头零件的结构特点和技术要求、以及工厂机床设备、工人技术水平等条件，并看到工序集中和工序分散的优缺点，本零件采用工序集中的原则，也就是每个工序所包含的内容较多，采用高效自动化机床，以工序集中的形式组织生产，除了具有上述工序集中的优点以外，还具有生产适应性强，转产相对容易的显著特点。比较适合本产品的加工。 2）、方案二： （ 1）、工艺过程 第一个工序： 粗车，半精车大端孔 第二个工序： 粗车，半精车小端孔 第三个工序：精 镗大端孔 第四个工序： 精镗小端孔 第五个工序： 钻两耳孔 第六个工序： 粗镗 ，半精镗大端面各孔 第七个工序： 精镗大端面各孔 第八个工序： 钻机头大端顶孔 第九个工序： 钻机头大端外四孔 第十个工序： 粗铣手把外侧表面 第十一个工序： 粗铣，半精铣手把 第十二个工序： 粗铣两耳 第十三个工序： 粗铣大端四个槽 第十四个工序： 精铣手把外侧表面 第十五个工序： 精铣手把 第十六个工序： 精铣两耳 第十七个工序： 精铣大端四个槽 第十八个工序： 扩机头大端外四孔 第十九个工序： 磨削小端孔 第二十个工序： 磨削大端孔 热处理及其他的辅助工具同方案一。 本零件采用工序分散的原则，也就是每个工序所包含的内容不多，所使 用的工艺设备与装备比较简单，易于调整和掌握，同时有利于选用合理的切削用量，减少基本时间。它的设备数量多，生产面积大，设备投资大，易于更换产品，也比较适合本产品的加工。 3）、工艺方案的比较与技术经济分析： 本设计主要通过对以上两条工艺路线的分析与比较，来选 择一条最佳的工艺路线。以上两 个工艺方案各有优劣，一个工序集中，有利于位置精度的保证，对于在艰苦的环境中使用的凿岩机来说是有利的；另一个工序分散，有利于工人操作，减少加工时间，降低操作者的技术水平要求。而且也只是由很小一部分的不同，方案一的第一、第二道工序在 方案二中分散成为第一、二、三、四道工序，大部分工序是将精加工与低精度等级加工分开的，其余的工序两个方案相同，因此对于这两个方案的分析与比较将从工艺方案的技术经济特性指标、工艺成本，技术经济对比等各个方面进行。 （ 1）、产品工艺方案技术特性主要指标： 1）、劳动力消耗率：方案一与方案二相比 ，工时数与台时数 比较少，生产率相对较高，且所达到的相对位置精度比较高，但是加工精度没有方案二的精度高。 2）、设备 构成比：在这 一方面，第二个方案要比第一个方案大的多。 3）、工艺 装备系数：在这一 方面，两个方案基本相同。 4） 、工艺 过程的分散与集中程度 ：本产品属于大批大量生产，故第一个方案的分散集中程度比较适中，而 第二个工序则过于分散，不利于提高产量。 5）、金属消耗量：两个方案基本相同。 6）、占用生产面积数： 在这 个方面，第二个方案比第一个方案设备多些，所以占用的生产面积大的多。 （ 2）、机械加工工艺过程技术特性指标： 机械加工工艺过程技术特性指标包括：出厂量、毛坯数量、制造毛坯所需金属质量、毛坯净重、毛坯的成品率、设备总功率、专用夹具装备系数、量具装备系数、刀具装备系数、操作工人的平均等级；钳工修整劳动量及其占机床工 作量的比例；生产面积总数、总面积、平均每台机床占用生产面积、平均每台机床占用总面积，对于这些指标，两个方案是相同或相近的。因而不予分析。 另外还有机械加工工序总数、各类机床总数、专用夹具数量，这些第一个方案比第二个方案要少的多。而机床负荷系数第一个方案和第二个方案相比没有太大区别，机动时间系数则比第二个方案小些。 综合以上各项指标，且看到方案二的加工精度要高于方案一的，表面粗糙度也大于方案一的，而
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