机械本科论文-机械工艺的设计

1、中央电大毕业论文 摘要中国冶金专用设备制造业快速发展，带动了钢铁工业的发展，冶金 设备机械制造工业正以迅猛的态势发展，加工方法和制造工艺进一步完 善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，开拓出新的工艺可能性， 达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用。卷取机作为冷轧线的关键设备，而扇形板作为卷取机的关键零件， 因此研究扇形板的加工工艺就显的非常必要。扇形板是个典型实例，在 冶金设备、纺织等制造工业中，轴类零件是一类用量很大，且占有相当 重要地位的结构件。它是卷取机的关键零件，起着钢带打卷作用，是卷 取机的重要零件，精度要求高，加工难度大。零件上的全部加工表面应 安排在一个合理的加工顺序中加工

2、，这对保证零件质量、提高生产率、 降低加工成本都至关重要。关键词：冶金设备；冷轧卷取机；扇形板；加工工艺；工艺装备；夹具设 计目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一一引言1jI-j I II j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j jj|1.1概述 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2国内外冶金专用设备制造业发展现状 .1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Doc

3、ument 1.3提升冶金专用设备技术水平 迈向钢铁强国 5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.4 2010年我国冶金专用设备制造业市场需求预测 .7 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.5国内冶金设备行业发展现状 8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.6研究课题的目的与意义.12 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第二章 机械加工工艺规程设计 .14 HYPERLINK l bookm

4、ark18 o Current Document 2.1机械加工工艺概述 14 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.2毛坯的选择 .15 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.3机械加工工艺 .16 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.4定位基准的选择 .202.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 23 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 2.6切削用量的确定 .25第三章 工艺装备设计

5、28 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.1机床的选择 28 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3.2工艺装备的选择28 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.3机床夹具概述 28 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 3.4夹具设计 .30 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 第四章设计总结 .34参考文献.35致谢36中央电大毕业论文- -第一章引

6、言概述近年来，冶金设备机械制造工业正以迅猛的态势发展，加工方法和制 造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到 新的高度的同时，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生 产中发挥重要作用。卷取机作为冷轧线的关键设备，而扇形板作为卷取 机的关键零件，因此研究扇形板的加工工艺就显的非常必要国内外冶金专用设备制造业发展现状重型机械行业是为电力、矿山、冶金、化工、建材等行业提供重大技 术装备的制造产业。按2007年国家统计数据，整个重型机械行业共有2747个企业，工 业总产值3690.31亿元，同比增长33.39 %以上；销售收入约3573亿元， 同比增长33.83 %。行业

7、主要产品产量同比增长均在20 %以上，全行业 用两年时间完成了重型机械行业 十一五”规划的经济目标；全年预期利 润为260亿元，同比增长将达60 % o冶金专用设备制造指金属冶炼、轧制、铸造等生产专用设备的制造。冶金专用设备制造业是技术密集型和资金密集型的重型机械行业， 近年来，中国冶金专用设备制造业快速发展，正是得益于中国经济高速 增长，带动了钢铁工业的发展，从而促使中国国内的冶金专用设备制造 业的发展。600：0500400300200：100200(#2002200420012003：20062007：2008：:匚E月:,. g 6 - 7 6 3 2 1-0 9 : 9 9 9 99

8、 9 9 9- 9 .c.n.-百 o .a o-c;/ oP.,工业总产值（当年价格）一产销率2000-2008 年5月我国冶金专用设备制造业产销情况单位：亿元 资料来源：中机系（北京）信息技术研究院近年来，亚洲、中东、非洲、南美、南亚和东欧等国家的基础设施 建设热潮刚刚启动，钢铁业将得到快速发展，冶金专用设备市场空间巨 大，这将成为今后国内企业在海外开拓的重点市场。我国现有的冶金专 用设备生产技术和能产能力，很适应这些地区的钢铁工业发展的需求。 何况，我国的冶金专用设备产品相比欧美等国家有明显的性价比优势， 竞争力很强。2008年，中国冶金专用设备的出口，将是拓展市场的一个重要领域, 也是

9、冶金专用设备产业的一个新的经济增长点。图22000-2008年5月我国冶金专用设备制造业出口交货值变化情况单位：亿元资料来源：中机系（北京）信息技术研究院目前，国内冶金设备制造厂家特别多，但是有特色的比较少。现在 很多轧钢厂的设备依赖进口，主要是轧机。虽然国内研发了 100多套轧 机设备，然而在热轧方面，很多企业，如马鞍山公司等仍然大量引进西 马克的设备，在中厚板方面，主要进口奥钢联和西马克的产品。目前国 内对于单体设备，如炼钢厂的烘烤器、钢包循环装置和RH等产品的独 立研发还不到位，仍然依靠进口。图32000-2008年5月我国冶金专用设备企业单位数及变化状况资料来源：中机系（北京）信息技术

10、研究院与国外产品相比较，冶金专用设备主要差距是大型成套热、冷连轧 机的关键技术。随着电力电子技术、信息技术及现代控制理论的发展， 国际上冶金专用设备机电一体化水平提高很快，大型成套热、冷连轧机 技术取得了4项突破：轧机主传动采用微处理实现数字式控制；轧线实 现分级全计算机控制和综合自动化；矢量控制原理、自适应控制原理、 自寻追优调节等现代控制理论的实用化，从而将现代大型成套热、冷连 轧机的装备水平向前大大提高了一步。而国产大型成套热、冷连轧机主 要是三电控制技术较差，全线多级计算机控制及各种生产工艺数学模型 等方面技术存在较大差距，依赖外国技术程度较高。就目前来说，国内与国外的企业合作趋势良好

11、，供货范围的格局发 生了一定的改变。对于能够进行国内制造的产品，国外企业与国内大型 制造厂商合作制造；局部核心的产品采用国外进口。国内很多企业也在 对国外的产品进行改进，将其功能改进为更适合本国应用和生产现状。 目前从国外进口的常规的产品，价格也趋于大众化，对于国内的民族工 业有所冲击提升冶金专用设备技术水平迈向钢铁强国全面提升我国冶金装备技术水平是迈向钢铁强国的重要条件。目前，中国冶金专用设备制造企业的自主创新能力已经大大增强。 我国在大型成套热、冷连轧机的关键技术上与国际先进水平相比仍存在 一定的差距。但是，多年来我国通过自主开发、引进消化和合作制造， 研制开发了一系列有国际先进技术水平的

12、炼焦、炼铁、炼钢、连铸、轧 制及钢材后处理等成套冶金设备。2007年，世界最大的5.5米宽厚板轧 机在中国一重问世，加上自主研制的250吨转炉、连铸机、冷连轧机组、 热连轧机等，表明中国已具备了自主设计、自主制造全流程冶金设备的 能力。近年来，我国钢铁工业继续保持着较快发展的态势，我国钢铁生产 和消费已成为全球中心，对世界钢铁业发展有关重要的影响。2008年，中国钢铁企业明显加快了调整的步伐：河北、山东、广东 三大省级钢铁集团在不到半年的时间内前后完成重组。这些重组与合 并，必将影响我国冶金专用设备的市场需求，从另外一个角度分析，有 利于提高我国冶金专用设备技术水平。与此同时，中国钢铁产业向沿

13、海 地区转移成为业内关注的焦点。与2007年6月相比，2008年6月中国分省市钢材产量稳中增长以下是中国2008年6月分省市钢材产量统计表:地区容称os年去月0了年右月比07年同 月壇长(%)0&年累计莎年同期同期墳长(%)总计5387.274854.851 129996.6266623512.5北京5S1 787.86-37.2377.32518.94-27.2天津275.87221.4624.61541461 290.7319.6河北11 35.96951B119.35904.424998.2718.1山西181.651 63.3711.21105051004.964.5内蒙古91.237

14、9.5614.7502.94436.1715.3辽宁4095385C9&42X2.66207 L6163吉林69.974J48399.61321.1424.4黑龙辽38.2936 J 95.8219.18186.9417,2上海175.031742?0.111125.721067.415.S江苏629朗59243&33721,93351/81 1浙江157.41139.1 513.1874.63754.8215.9安徽173.9?1 46.3918.9967.21781.323.8福建96.98S6.5312.1560.4496.7712.3江西114.S911 1.722.6665.4164

15、9.482.5山东472.6?453.954.12768.762B537317-6河南246,542047?20,411319.071100.S6195湖北203.92156.7830.111083.31923,2317.7湖南118.95106.31L?628.81637.2S-1.3231196J072.61I3B2.16998,128,4广西92B1717425.9439.68412.9311.3海南0.960.5865.54.624.219.7虫庆44.6841.647.3227. 3210,898四川138.6?137B70.6805.4754.11也32.1 62BW311.617

16、5.9315414.1云南76.1 964.71177441.92375.4417J陕西40.9340.630.7233.5722A972.5甘肃50.9?53.33-4.4304.74294.523.5音海6.6510.32-35.656.0851 758.4宁交2522.034CU15.4314.069751.3842.04222273532221123.3图3中国2008年6月分省市钢材产量统计表(单位：万吨)资料来源：中机系(北京)信息技术研究院，中国机电数据网2010年我国冶金专用设备制造业市场需求预测根据国家对钢铁行业和煤炭行业的规划，将在十 五末期进一步 淘汰钢铁行业的落后产能和

17、建成数个年产3000万吨以上的大型钢厂。 钢厂基地大型化的趋势将进一步加大对冶金矿山机械的市场需求。但中 央经济工作会议指出，2008年实施稳健的财政政策和从紧的货币政策， 毫无疑问，国家采取 从紧的货币政策”对包括冶金专用设备在内的整 个制造业都将产生一定的影响。12001000 S00600：400：200：OT一销售枝入劣项式（销售收入）图42000-2008年5月我国冶金专用设备制造业市场需求预测图单位：亿元资料来源：中机系（北京）信息技术研究院，中国机电数据网预计到2010年，我国冶金专用设备市场容量将超过1000亿元。随着国家实施 从紧”的货币政策，2008年的冶金专用设备市场竞争

18、 将更为激烈，对于厂家和商家来说，创新服务理念，提高服务意识，也 是在从紧”的大环境下，拓展冶金专用设备市场的一个重要对策。中国 的冶金专用设备市场十分巨大，在宏观调控下，作为冶金专用设备制造 企业要研究中国钢铁业和中国冶金专用设备产业的现状，瞄准中国冶金 企业急需的冶金专用设备，进行研发，开拓新的市场国内冶金设备行业发展现状中国钢铁业正面临进退两难的困境。一方面，国家发改委开始放行鞍 钢新厂等项目，这意味着宝钢湛江项目、武钢的广西项目也极有可能被 批，中国的钢铁产能短期内将会大增。另一方面，国家一再强调的淘汰 落后产能，效果却无明显改善。宝钢下调了第四季度部分产品的价格， 这预示着中国钢铁市

19、场又可能重新陷入低谷。2008年8月22 日，中国钢铁老大宝钢的第四季度主要碳钢最新调价 出炉。 根据宝钢股份销售中心公布的第四季度销售价格调整政策，部 分钢材品种售价将下调，其中热轧和冷轧钢材的主要品种（SPHC和SPCC） 出厂基价均较三季度下降200元，降幅分别约5%和4% 其余主要的热 轧产品和冷轧产品执行三季度价格。在第三季度，受铁矿石价格上涨19% 的刺激，宝钢主要产品大幅上涨。此次，宝钢四季度主要的热轧产品和 冷轧产品价格为“平盘开出，局部调整”。这表明宝钢认为第四季度， 钢铁市场将较为萧条。从国内外总体情况来说，尽管经济形势良好，但 后期市场资源供应的增加，以及国际贸易摩擦的不

20、断加剧，出口形势的 严峻，预示着2008年中国钢铁行业已经进入萧条周期。和宝钢下调主要品 种价格相比，投资达226亿元的鞍钢营口鲅鱼圈港钢铁项目已获国家发 改委的批准。项目的主要建设内容为年产493万吨生铁的高炉两座及附 属设施，年产500万吨钢的炼钢厂及附属设施，1条5500mm宽厚板轧机 生产线，生产规模200万吨，1条1580mm热连轧生产线，生产规模为 296万吨，1条1450mm冷轧生产线，生产规模96万吨，此外还将建设 相应的公辅配套设施。项目预计2006年投入80亿元、2007年投入120 亿元、2008年投入26亿元。鞍钢建设大军已经在这片热土上大举动工， 这意味着一个年产50

21、0万吨钢铁的新鞍钢即将诞生。宏观效果或受影响，“十五”期间中国钢铁工业进入快速发展的时期， 年钢产量由2000年的12850万吨增加到2007年的35239万吨,钢产量5 年上升了 22389万吨,平均每年增加4478万吨,年均增长22.27%。为此， 特别出台了一系列针对钢铁产业的宏观调控政策。冶金设备的技术发展趋势分析开发新一代冶金装备与进一步用高新技术改造和完善现有工艺装备 是当今冶金装备发展的两大趋势，两种趋势相互竞争、相互渗透， 推动着冶金装备在高效、优质、低耗等方面的科技进步。国外冶金 机械装备在20世纪60、70年代是以大型化、高速连续、自动化为 主要标志，到80、90年代高速化

22、、连续化和自动化的发展更加迅速、 全面，对改善冶金产品性能、降低能耗、提高效率起到重大的促进 作用。具体体现为：（一）技术创新引领冶金设备不断升级现代钢铁工业的飞速进步与技术创新息息相关，技术创新引领冶 金设备不断升级换代，推动了钢铁工业的大发展。具体表现为：（1）氧气转炉炼钢技术推动了钢铁工业大发展。与其他炼钢工艺相 比，氧气转炉炼钢技术控制钢含碳量的能力强，冶炼周期短，能够 实现设备大型化。此外，使用高纯氧使钢中含氮量低，废钢使用比 例较低，废钢带入的有害杂质减少，提高了钢的质量，从而使氧气 转炉炼钢技术在全世界得到迅速推广。20世纪50年代至70年代， 日本、欧洲钢产量的快速增长与氧气转

23、炉的普及密不可分。（2）高炉炼铁的技术创新。高压操作是20世纪40年代出现的高炉 炼铁技术创新，首先在美国和前苏联应用推广，提高炉顶压力促使 高炉增产，并进一步推动了高炉的大型化；高炉风口喷吹燃料是20 世纪50年代以后的重要技术创新。最初，用重油来替代焦炭，获得 良好效果；石油危机后，风口喷吹煤粉得到大发展；20世纪末，风 口喷吹剂趋向多元化。（3）连续铸钢的技术创新。连续铸钢是钢水凝固技术的重大创新。 20世纪40年代连铸技术首先在德国实现工业化，50年代以后取得 显著发展。1970年日本大分制铁所建成世界第一座全连铸钢厂。20 世纪70年代以来的世界钢铁工业的发展和我国90年代以后钢铁工

24、 业的崛起，连铸技术都发挥了重要作用。（二）节能降耗增效成为重要发展方向本着提高产品质量和降低成本，继续提高和完善传统冶炼技术。以高炉为例，目前，高炉炼铁正朝着高效化、低成本、环保方向发展。（1）高效化：设备的大型化，由于采用高压炉顶后利用系数已达2 以上，高炉内容积成倍增长，新日铁大分制铁所2号高炉容积达到 5775m3 ；高炉长寿化，日本高炉平均寿命超12年，最高达20年， 西欧国家的高炉平均寿命大多达到10年；高利用系数，美国、芬兰 的一些高炉利用系数超过3.0t/m3 d，最高达4.0t /m3 d;（ 2）低成本：高炉在实行了精料、高顶压、高风温和长寿后，高炉技术 在喷煤、操作和控制

25、上有了新发展，炼铁成本比中国平均低150元/ 吨；（3）环保：铁渣利用率100%，吨钢耗新水低于4吨，吨钢外排 废水1.54吨，外排废水达标率为100%;副产品利用率98.5%。 炼钢装备技术完成新的解析重组，形成了工序配套的铁水预处理一 转炉冶炼一炉外精炼一连铸技术体系。主要技术措施有：（1）转炉 长寿高效技术，溅渣护炉技术的开发与应用，使炉龄可以提高到1 万-2万炉以上，最高3.7万炉，大大提高转炉利用率，实现转炉“高 效化” ；（2）计算机全自动炼钢技术，使转炉炼钢实现全过程自动 控制，终点碳、温双命中率可稳定保持在90%以上，同时能降低终点 钢水氧含量，为洁净钢生产打下良好基础；（3）

26、高洁净度钢生产技 术，形成了新的、能大规模廉价生产洁净钢的生产工艺技术体系；（4）高效连铸技术，提高作业率，铸机作业率达97%,提高拉速， 薄板坯连铸机拉速可达8m/min。轧钢装备技术向着连续化、提高产品质量、降耗增效和降低成本方 向发展。主要体现为：（1）连续化方面，直接轧制、热轧无头轧制、 冷轧酸洗等技术，将进一步发展和完善，而双工序和多工序连续化 生产线设备也将有所增加；（2）提高产品性能方面，控轧控冷技术 将进一步扩大应用范围；（3）为满足用户对轧材几何形状和尺寸精 度要求日益增高，板形控制技术、高精度轧管机、型钢线材高精度 轧制技术将进一步完善和推广应用。（三）冶金设备成套化、自动

27、化发展冶金设备制造业是技术和资金密集型产业，具有高度的成套性。 成套设备是指生产成品或半成品的工业联合装置，它可以是一个工 段、一条生产线、一个车间或一个工厂，也可以是某一专业的单项 设备或数个专业的综合设备。冶金成套设备主要包括炼焦、炼铁、 炼钢、连铸、轧制及钢材后处理等成套设备。以轧制成套设备为例， 一套完整的中厚板轧机项目方案包括成熟、高效、高水平的机械和 液压设备，先进的自动化和工艺控制系统以及先进的操作、维修和 培训服务。德国西门子奥钢联集团在中厚板轧机领域具有良好的技 术基础，可以提供3500毫米宽板卷轧机、4300毫米宽中厚板轧机以 及5000毫米宽厚板轧机等，其中厚板轧机能够满

28、足客户的特殊要求， 可以在轧制钢板（厚度50毫米左右）的同时还能够满足带卷（厚度 2.5-20 毫米）的生产要求，即全部产品均由同一套轧机生产。冶金自动化装备自20世纪60年代问世以来，取得了极其迅猛的发 展。特别是80年代种类繁多的可编程控制器（PLC）和集散型控制 系统（DCS）的出现，冶金自动化装备的可靠性和实时性，可操作性 和可维护性都得到极大的改善；90年代以来，随着电子技术、计算 机技术、电力电子技术和检测技术的不断发展和普及，冶金工艺和 自动化更加密切结合。目前以计算机为中心的自动控制技术在钢铁 工业中更加普及和深化，炼铁、炼钢、轧钢等各种领域更多的采用 各种智能化技术，其中包括

29、生产过程自动化、设备状态在线监测、 诊断和故障预报、设备管理系统、专家系统、计算机综合管理、计 算机辅助设计、辅助制造、辅助施工等。以轧制设备为例，自动化 解决方案在冶金流程工业生产中的作用至关重要。为实现生产过程 的高度自动化，自动化控制系统不仅需要设定模型或厚度控制一类 的功能，还必须充分集成自动化和电气设备，以获得最优化的解决 方案。二、市场运营体制发展趋势分析我国钢铁工业管理体制从计划经济体制到目前的市场化经营，企 业由生产型向生产经营型转变，在角色转变的过程中，相对国外钢 铁企业，我们严重缺乏管理创新，还没有形成完全以市场为导向的 企业经营与管理模式。企业仍然有依靠国家政策扶植的老国

30、企生存和发展的思想，因而， 缺乏风险经营的意识、面对风险的决策能力和对风险的抵抗力都相 对薄弱。参与国际市场竞争的意识，勇气和魄力还不够。利用国际 资源的能力还很差。伴随着国际竞争的加剧，尤其是面临不断高涨 的原材料成本，对于成本推动型的钢铁行业来说，中国的钢铁行业 也面临着前所未有的成本危机，而且铁矿石谈判的历史也为国内钢 铁企业敲响了警钟，但这些外在压力只有转化为强大，理性，善于 良性改变的内在动力才能在变化中求生存。对于中国钢铁企业来说， 内在的动力源泉指的是管理体制创新和组织结构创新，因为道理很 简单，就像人的肌体一样，只有各器官都良性运转，人才有可能健 康成长，愉快生活，优质的实现人

31、生价值，为贡献社会价值提供物 质保障。管理体制创新和组织结构创新涉及到企业软实力的构建， 因此必须理性借鉴国际视野，打造中国化的钢铁企业管理模式，探 索世界一流的钢铁文化。研究课题的目的与意义当代机械制造工业正以迅猛的步伐迈向21世纪，加工方法和制造 工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新 的高度的同时，各种特种方法也在不断出现，开拓出新的工艺可能性， 达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用；加工技术向高精度发展， 出现了所谓的“精密工程”、“纳米技术”。制造技术向自动化方向 发展，正沿着数控技术、柔性制造系统及计算机集成制造系统的台阶向 上攀登题目所给定的扇形板是个

32、典型实例，在冶金设备、纺织等制造工业 中，轴类零件是一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。轴类零 件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应 力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能，要求有 一定的硬度，以提高其抗磨损能力。为了降低成本，占领市场，要达到 高质量，低成本的要求，进而对零部件提高了要求。扇形板零件复杂， 内部需加工的地方多，设计要求严格，工序达几十多道，它是卷取机的 关键零件，起着钢带打卷作用，是卷取机的重要零件，精度要求高，加 工难度大。所以在加工扇形板时要注意尺寸，精度，结构，锻造，车削 等方面都要进行更精密的加工7。第二章机械加工工艺规

33、程设计机械加工工艺概述工艺规程的概念工艺规程是规定产品或零部件的制造工艺过程和操作方法等的工 艺文件在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求 的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低，一般具有工序简图，并 详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用 设备装备等。零件机械加工工艺规程包括：工艺路线，各工序的具体加 工内容、要求及说明，切削，时间定额及使用的机床设备与工艺装备等8。2.1.2 工艺规程的作用（1）工艺规程是生产准备和生产管理的基本依据，是保证产品质 量和生产经济的指导性文件。因此，生产中应严格执行既定的工艺规程。（2）工艺规程是新建扩建工厂或车间

34、时的基本资料。（3）工艺规程是工艺技术交流的主要文件形式o2.1.3工艺规程的格式（1）工艺过程卡片它是以工序为单位简要说明产品或零部件的加 工过程的一种工艺文件。它是编制其他工艺文件的基础，也是生产准备、 编制作业计划和组织生产的依据。只有在单件小批生产中才用它来直接 指导工人的加工操作。（2）工序卡片它是在工艺过程卡片或工艺卡片的基础上，按每道 工序所编制的一种工艺文件。一般具有工序简图，并详细说明该工序的 每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备装备等。多用 于大批量生产或重要零件的单件小批生产中2 o2.1.4工艺规程的设计原则必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。在规

35、定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所 要求的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱，多办事，并要便于组织生 产。尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全，创造良好、文明 的生产条件1。2.1.5制定工艺规程的步骤确定生产类型。分析加工零件图(工艺性)。分析结构及参数，确定毛坯类型。选择定位基准、加工方法，拟订加工路线选择加工设备、工艺装备。确定工序尺寸及其公差。确定切削用量及工时定额。(8)给出工艺规程文件112.2 毛坯的选择2.2.1确定毛坯的制造形式卷取机扇形板的材料选择，根据零件要求要有一定的强度和耐磨 性，一般常选用42CrMo等合金结构(调质材

36、料)，经镀鉻后表面具有高 的耐磨性而轴心部分保持相当的强度和韧性，并且要求的力学性能高， 因为扇形板为单件小批量生产，且由于零件本身机构相当复杂，顾采用 铸造毛坯。222毛坯选择应考虑的因素零件的材质及其力学性能。零件的结构形状和尺寸大小及相关精度零件的生产批量16。2.3机械加工工艺2.3.1确定各表面的加工方法根据各表面的加工精度和表面粗糙度的要求，对于扇形板的各表 面，参照下面表1、表2所给数值，选定如下加工方法：外圆508x1500 用车和磨加工的方法，内弧 380和 435x43用 镗加工的方法，T型槽、内平面及矩形齿用铣加工的方法。表1 外圆加工中各种加工方法和表面粗糙度加工方法加

37、工情况加工经济精度表面粗糙度车粗车12-1410-80半精车10-112.5-10精车7-81.25-5磨粗磨8-91.25-10半精磨7-80.63-2.5镗粗镗136.3-50精镗8-100.8-6.3钻钻11-136.3-25在扇形板的设计中，要加工油孔和镗孔，下表2是本次设计中各孔 表面加工方法的依据，参照参考文献12。表2 孔加工中各种加工方法和表面粗糙度加工方法加工情况加工经济度粗糙度钻?15mm 以下11-135-80?15mm 以上10-1220-80镗粗镗12-135-20半精镗10-1125-10在扇形板的设计中，要加工T型槽、平面及矩形齿，下表3是本次 设计中各平面加工方

38、法的依据，参照参考文献12。表3 平面加工中各种加工方法和表面粗糙度铣粗铣11-141.6-12.5半精铣11-130.4-6.3精铣6-90.3-1.6刨半精刨101.6-6.32.3.2拟定加工工艺路线零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对 保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位 置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的 情况下，可以考虑采用普通机床配以专用工夹具，并使工序集中，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装夹次数也相 应减少，

39、工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于 采用高生产率机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。当零件的加工精度要求比较高时，常需要把工艺规程划分为不同的 加工阶段，在这种情况下，工序必然比较分散12。233工艺顺序的安排原则先加工基准面，再加工其它表面这条原则有两个含义：1）工艺路线开始安排的加工面应该是选择定位基准的精基准面， 然后再以精基准定位，加工其它表面。2）为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工 前一般应先精修一下精基准。一般情况下，先加工平面，后加工孔这条原则的含义是：1）当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来作定位 面，以面定位加工孔

40、。这样保证定位稳定、准确，装夹工件往往也比较 方便。2）在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应 在钻孔之前先加工平面。先加工主要表面，后加工次要表面这里所说的主要表面系指：设计基准面，主要工作面。而次要表面 系指键槽、螺孔等其他表面。次要表面与主要表面之间往往有相互位置 要求。因此，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定 位加工次要表面。要注意的是“后加工”的含义并不一定是整个工艺过 程的最后。 先安排粗加工工序，后安排精加工工序对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗加工应该分开16。2.3.4热处理工序及表面处理工序的安排为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火

41、、正火、调质）， 应安排在切削加工之前14。2.3.5十字轴零件工艺过程工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面 的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择 各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额 等。工艺路线的拟订，不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的 劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等问题，必须周密考虑。而 且，关于工艺路线的拟订，目前还没有一套精确的计算方法，而是采用 经过生产实践总结出的一些带有经验性和综合性的原则。在应用这些原 则时，要结合具体生产类型和生产条件灵活应用。初定工艺路线方案：铸造 划内外圆粗基准

42、粗铣基准面 粗铣内平面 粗 铣滑动面和总长调质处理一一半精铣基准面半精铣内平面、T 型槽，矩形齿划钳口、两端内弧粗铣钳口槽镗内弧人 工时效一一精铣基准面划T型槽和钳口槽精铣矩形齿、T型槽、 止动槽刨钳口划安装槽线切割安装槽研合扇形板一 钻孔铣长槽装工装划铜板螺栓孔钻孔攻丝一 氮化一一修研镀铬检验入库。工序1根据下料要求铸造工序2对毛坯进行粗划基准，检查余量工序3内弧平面做粗基准，外圆弧面铣平，做粗基准。工序4粗基准面放工作台，加工内平面。工序5以粗基准加工滑动面，加工两边总长工序6热处理调质HB241-286,严格控制硬度范围工序7校正后铣平基准面。工序8基准面放工作台，铣平内平面，安装工装夹

43、具，加工T型槽， 加工T型槽空刀，加工内弧底长槽到尺寸，加工矩形齿。工序9以辅助基准面放工作台，加工钳口槽，与T型槽中心线平行。工序10加工两端内弧到尺寸，铜板外弧面不加工工序11人工时效，退火处理，完全消除内应力。工序12修平基准面，修平辅助基准面，一次加工斜面端找正面见 光或加工总长一面见光，作测量的找正基准面，侧边一次加工见光过渡 测量基准面工序13划纵向中心线，内外弧作一次划线并引到两端面上，按中 线划T型槽宽到尺寸，按中线和侧边划钳口槽，45。面线引到两端上， 划空刀槽和端面槽口宽。工序14加工各斜滑面和T型槽到尺寸，斜面起始线各扇形板各扇 形板相同，辅助基准面两侧找正水平。翻身，按

44、中线和矩形侧面找正， 加工钳口槽到尺寸，加工钳口槽内止动槽到尺寸，加工油槽。工序15加工45。钳口工作面到线，刨通端面钳板槽。工序16线切割切下钳口楔安装槽口。工序17配研钳口，钳口楔和钳口扇形板接触面和钳口楔移动距离 符合图纸和技术要求。工序18钻钳口楔螺栓孔工序19翻身加工背面长槽工序20各件修研后装工装，按图纸位置定位，固定转车加工外圆， 总长。工序21铜衬板配划螺栓孔，划油孔工序22加工各铜板，弓形板和各油孔到尺寸工序23攻丝，倒棱角，除毛刺。工序24扇形板钳口作氮化处理，严格控制硬度，氮化层深度工序25修研合钳口，各滑动面，恢复到氮化前精度，装配检查 工序26表面电镀硬铬工序27检查

45、扇形板各尺寸工序28涂防锈油，入库2.4 定位基准的选择在机械加工中，用作工件定位的基准称为定位基准。它的选择是制 定工艺规程的一个重要问题。它直接影响到工件的加工精度、各表面的 加工顺序及夹具设计的复杂程度。在最初工序中，工件只能选用未加工的毛坯表面来定位，这种定位 表面称为粗基准；在中间工序和最终工序中，则选用已加工表面定位， 这种定位表面称为精基准。由于粗基准与精基准作用不同，两者选择原 则亦不同13。2.4.1 粗基准的选择粗基准的选择将影响的加工面和不加工面的相互位置，或影响到加 工余量的分配，并且第一道加工工序首先要遇到基准选择问题，因此正 确选择粗基准对保证产品质量将有重要影响。

46、在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：（1）保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不 加工面作为粗基准。（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛 坯面为粗基准。（3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠及夹具结构简单、操 作方便等的问题。为保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可 能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或 其它缺陷。（4）粗基准一般不得重复使用的原则如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为 若毛坯的定位面很粗糙，在两次

47、装夹中重复使用同一基准，就会造成相 当大的定位误差。上述选择粗基准的四条原则，每一原则都只能说明一个方面的问 题。在实际应用中有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼 顾，这就要根据具体情况抓住主要矛盾，解决主要问题。根据以上原则，在本课题，即扇形板设计的过程中，选择了毛坯的 内平面为粗基准，因为在工序的最初阶段不对内平面进行加工，并且轴 颈方便夹装，又能使加工内外表面的加工余量合理分配，并且可保证加 工T型槽的位置精度15。2.4.2 精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证技术设计要求的实现 以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循以下五条原则：（1）基准重合原则应尽可能

48、选择被加工表面的设计基准为精基准。这称之为基准重合 原则。（2）统一基准原则当工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数其他表面， 则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它 为精基准加工其他表面。这称之为统一基准原则。（3）互为基准原则某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达 到位置度要求。这称之为互为基准原则。（4）自为基准原则旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序， 常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。（5）便于装夹原则所选择的精基准，应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方 便，这称为便于装夹原则。在上述五条原则

49、中，前四条都有它们各自的应用条件，唯有最后一 条，即便于装夹原则是始终不能违反的。在考虑工件如何定位的同时必 须认真分析工件夹紧定位，遵守机构的设计原则精基准选择铣平外圆 面，该孔是工艺基准面，在零件设计过程中多个表面都可以用他作基准，符合基准统一原则；另外，选择精基准时也应考虑要便于工件加工，并能使夹具结构简根据以上原则首先外弧面和内平面余量均匀找，在外圆弧上找出粗 基准，接着以内平面加工出圆粗基准和一端作为粗基准，尔后加工T型 槽，矩形齿，内弧等，每次热处理里后均加工加工见光以外圆面做基准， 粗基准一精基准，最后研合扇形板后，以轴心为基准加工外圆。2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确

50、定(1)通过查表和估算的方法确定加工余量和工序尺寸，主要参照参 考文献16.加工余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大 的影响。余量过大将增加材料、动力、刀具和劳动量的消耗，并使切削 力增大而引起工件的较大变形。反之余量过小则不能保证零件的加工质 量。下表是本设计中所确定的机械加工余量和工序尺寸表3 机械加工余量及工序尺寸工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度3粗铣基准面6mm50812.5粗铣外圆面5mm50812.54铣内平面5mm15012.55铣滑动面5mm19012.5铣总长3mm150012.57铣基准面6mm5086.38铣内平面1mm1506.3斜滑面空刀014

51、06.3铣T型槽斜面水平长01606.3铣内弧底长槽01365x306.39铣钳口槽2.5806.310镗内弧04356.312铣基准面4mm5086.3铣辅助基准面1mm1506.3铣侧边1mm2206.314铣滑动面01503.2铣T型槽02153.20203.2铣止动槽03012.515刨钳口045 x123.216线切割钳口安装槽口0195x403.218钻钳口螺栓孔0 15.512.519铣长槽0123.222钻油孔0612.5(2)扇形板毛胚尺寸如下：毛坯尺寸是通过查表和估算的方法确 定的主要参照参考文献16。表4 十字轴毛胚尺寸加工表面工序余量外圆面15mm各平面10mm各端面1

52、0mm内平面10mm总长10mm2.6 切削用量的确定选择切削用量，就是在已经选择好刀具材料和刀具几何角度的基础上确定切削深度ap,进给量f和切削速度v,选择切削用量应注意以下原 则：在保证加工质量，降低成本和提咼生产率的前提下，使ap、f、v的乘积最大，当ap、f、v的乘积最大时，工序的切削工时最小。切削工时的计算公式如下:tmI A Ad nf ap1000vfap式中：I 每次进给的行程长度(mm);n 转速(n/min);A 每边加工总余量(mm);d 工作直径(mm)。 提高切削用量要受到工艺装备(机床、刀具)与技术要求(加 工精度、表面质量)的限制，所以粗加工时，一般是先按刀具耐用

53、度的 限制确定切削用量，之后再考虑整个工艺系统的刚度是否允许加以调 整，精加工时，则主要依据零件表面粗糙度和加工精度确定加工余量。(3)根据切削余量和刀具耐用度的关系可知，影响刀具寿命最小的 是ap,其次是f,最大是v。这是因为v对切削温度的影响最大，温度升 高，刀具磨损加快，寿命明显下降。所以确定切削用量次序时，应首先 选择较大的ap，其次按工艺装备与技术条件的允许选择最大的f，最后 根据道以确定切削用量次序时，应首先选择较大的ap，其次按工艺装备 与技术条件的允许选择最具耐用度的允许确定v，这样可以在保证一定 道具耐用度的前提下，使ap、f、v的乘积最大11。以粗车508外圆面为例说明。以

54、下数据均参照参考文献16。加工条件：工件材料42CrMo机床：车床刀具：车刀 确定背吃刀量ap :面总加工余量为2.5mm 次走刀完成，ap =2.5mm。确定进给量f :根据机械制造技术课程设计指导表5-102 查得f =0.30.4;查5-4表根据机床的横向进给量，取f =0.39 确定切削速度：根据表5-109和表5-110，查得G =242 ,m=0.2，=0.15，yv =0.35，修正系数 Kmv =1，khv=0.8，ktv=1，Khv =1.24, KkV =0.81,刀具寿命选 T =60min，故：Vc=vcTmap人 fyv242=（齊时诙 1 1.24 0.8 0.81

55、 1）mmin602.50.39“03.9mmin 确定机床主轴转速n :nJ。001000 103.9661扁兀dw兀X50根据表5-4查得相近较小的机床转速为，所以实际的切削速度 n =400 /min。计算基本时间Tj :切削加工加工长度L=1500mm,端面车刀选用主偏角k= 90，背 吃刀量ap =2.5，查表5-138 和表5-13 得，取h=4mm ；12 =(35)mm，批 量生产13 =0。d -drL 1 I1 I2 I32=(1500+4+4+0 ) mm=1508mm 辅助时间Tj：查表5-152得，夹装工件的时间为0.8min ,启动机床的时间为0.02min，启动调

56、节切削液的时间为0.05min，取量具并测量尺寸的时间为 0.5min，共计=60.37min 11。第三章工艺装备设计3.1 机床的选择机床选择应遵循的原则：机床的加工尺寸范围应与加工零件要求的尺寸相适应; 机床的工作精度应与工序要求的精度相适应；机床的选择还应与零件的生产类型相适应5。3.2 工艺装备的选择(1)夹具的选择：在单件小批量生产中，应选用通用夹具和组合夹具， 在大批量生产中，应根据加工要求设计制造专用夹具。刀具的选择：主要依据加工表面的尺寸、加工材料、所要求的加工 精度、表面粗糙度及选定的加工方法等选择刀具。一般应采用标准刀具， 必要时采用组合刀具及专用刀具。量具的选择：主要依

57、据生产类型和零件加工所要求的精度等选择量 具。一般在单件小批量生产中，应选用通用量具和量仪，在大批量生产 中，采用各种量规、量仪和专用量具等6。3.3机床夹具概述机床夹具概念凡按切削加工工艺规程的要求，用来正确地确定工件及刀具的相对 位置并可靠地将它们夹紧的工艺装备，称为机床夹具，简称夹具。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中 的切削加工、焊接、检测和装备等工艺过程10。机床夹具的组成及作用（1）机床夹具由下列零部件组成1）定位元件用来保证工件在夹具中占有正确位置的元件，如心轴支 承钉、支承板、V型块等，都是定位元件。2）夹紧装置 因工件在加工时会受到切削力、惯性力、冲击

58、力和振 动等作用，为了使工件不因受力的作用而使位置发生变化，需要有将工 件夹紧的机构。3）对刀及导向元件 用于确定工件相对于刀具位置的元件。4）夹具体用于连接夹具中各种元件和装置的基础件。5）其他元件及装置如定向键、操作件、分度装置等。（2）机床夹具的作用1）使得工件与机床、刀具之间获得了稳定且正确的相对位置和几 何关系，因此可以较容易地保证工件的加工精度。 另外，采用夹具装 夹工件后，工件的定位不再受划线、找正等主客观因素的影响，减少对 其他生产条件的依赖，所以能稳定地保证一批工件的加工质量。2）提高劳动生产率，降低生产成本使用夹具后，工件的定位、夹紧 能在很短的时 间内完成，缩短辅助时间；

59、如果夹具上采用了高效的多 件、多工位、快速或联动夹紧方式， 则能够显著地缩短辅助时间和基 本时间，从而提高劳动生产率，降低生产成本。3）改善工人的劳动条件，降低对工人的技术要求用夹具装夹工件， 方便、省力、安全。4）扩大机床的工艺范围根据机床的成形运动，附以不同类型的夹 具，即可扩大原 有机床的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床 的工作台上装上镗模，即可进行箱体 的镗孔加工3。3.3.3机床夹具的分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具, 专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等。按使用机床可将夹具 分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控 机

60、床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。机床夹具的结构可概括为定位元件、夹紧装置、夹具体、对刀或导向装置，连接 元件、其他装置或元件等7。3.4 夹具设计由于能力有限，在夹具的设计上必然存在不足，以下是夹具的组装 简图：扇形板滑动面成14。夹角，以外圆面平面为基准是不便于加工，平 放工作台的话，若采用普通铣床加工，则精度很难保证，即便采用数控 铣床沿斜面角度铣削，尺寸精度虽可以保证，但由于立铣刀与滑动面为 点面接触，顾无法保证将来的装配接触精度，综上所诉，采用与滑动面 角度相同的斜楔夹具，既保证了设计基准与工艺基准的重合，也使得每 个滑动面呈水平，便于使用盘铣刀或大直径立铣刀，线面