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LH157QMJ 变速箱 工序 及第 一道 加工 夹具 设计

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南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:龙珺学 号：0601510104学院（系）:机械工程学院专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:LH157QMJ-B变速箱工序卡及第一道机加工夹具设计指导教师:王羡梅高级工程师 (姓 名) (专业技术职务)材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计（论文）中期检查表12010年6月 南京理工大学泰州科技学院毕业设计（论文）任务书学院(系)：机械工程学院专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名：龙珺学 号：0601510104设计(论文)题目：LH157QMJ-B变速箱工序卡及第一道机加工夹具设计起 迄 日 期: 2010年3月22日 6月27日设计(论文)地点:泰州市林海集团指 导 教 师:王羡梅专业负责人:发任务书日期: 2010年 3 月 12 日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、院（系）领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及院（系）主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“学院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过本设计，使学生熟悉工序卡制订及夹具设计的一般过程，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和要求。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：原始数据（1） 工件材质：ADC12（2） 加工要求如图示； 设计要求：（1）生产纲领：单班制年产2万台。（2）夹具设计须定位准确，夹紧可靠。工作任务：（1）查阅资料15篇以上，翻译外文资料不少于3000汉字，撰写文献综述和开题报告。（2）完成机械加工工序卡设计。（3）绘制夹具装配图1份（0号图纸）；合计不少于4张（图纸须用计算机绘制）。（4）撰写设计计算说明书不少于1.5万字。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 毕业设计成果以图纸和说明书形式交卷。符合国家标准;说明书层次分明、论据可靠、技术正确、图标规范、语句通顺。 4主要参考文献：1 刘谋佶. 边条翼与旋涡分离流M. 北京: 北京航空学院出版社, 1988. 2 傅惠民. 二项分布参数整体推断方法J. 航空学报，2000，21（2）： 155158. 3 朱刚. 新型流体有限元法及叶轮机械正反混合问题D. 北京：清华大学，1996. 4 辛希孟. 信息技术与信息服务国际研讨会论文集：A集C. 北京：中国社会科学出版社，1994. 5 陈永康，李素循，李玉林. 高超声速流绕双椭球的实验研究A. 见：北京空气动力研究所编. 第九届高超声速气动力会议论文集C. 北京：北京空气动力研究所，1997：914. 6 孔祥福. FD-09风洞带地面板条件下的流场校测报告R. 北京空气动力研究所技术报告 BG7-270，北京：北京空气动力研究所，1989.7 黎志华，黎志军. 反馈声抵消器P. 中国专利：ZL85100748，19860924. 8 邓荣琦. 数控机床使用与堆修M. 北京: 北京国防工业出版社,2006.7275.9 张风莲. 基于PLC控制的三轴钻专机控制系统设计M. 河北: 北京机械工业出版社,2001.6876.10 周建亨, 何勇, 李恩光. PLC控制系统的设计D.上海: 中国纺织大学,1999.11 孟秀丽. PLC在组合机床中的应用M. 中国制造业信息化,2006.12 熊幸明. 基于PLC 的双面钻孔组合机床控制系统设计D. 湖南: 长沙学 院,2005.13 张慧姝, 王婧菁. 人性化设计在机床设计中的应用研究D. 北京: 北京联合 大学,2008. 14 黄艳群, 黎旭. 设计人机界面M. 北京: 北京理工大学出版社,2007.34 44.毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2010年 3月17日 3 月23日 3月24日 4 月2 日4月3日 4月10 日 4月11日 4月20 日 4月21日 5月15 日 5月16日 5月20日5月21日 6月 4 日6月5 日 6月14 日6月15日 6月18日 6月19日熟悉课题，查阅资料，外文翻译。围绕主题开展调研工作，了解专用机床在一般机械加工行业中所起的作用，了解铝合金加工的一般方法，了解机床的构成。撰写文献综述，完成开题报告原理方案设计，经过综合讨论确定合理方案，绘制总体方案简图，熟悉相关软件编制相关软件，计算相关结构参数，选择通用部件及标准件对设计方案进行评价与修改，使之完善完成总装图，绘制零件图整理相关资料，撰写并打印设计说明书正式提交设计成果（包括图纸及论文）论文答辩所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院（系）意见：院（系）领导： 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：龙珺学 号：0601510104专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：LH157QMJ-B变速箱工序卡及第一道机加工夹具设计指 导 教 师:王羡梅 2010 年 4 月 4 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本课题是关于发动机箱箱体零件的加工工艺规程及第一道机加工的专用夹具设计，其结构与ATV发动机类似。本文首先对发动机箱体零件进行了分析，对选择适合的毛坯、正确的定位基准、合理的工艺路线进行了介绍。然后详细论述了零件加工所使用的加工中心以及加工中心常用夹具和刀具的选用原则、加工中心附件选择及夹具技术的重要性。关键词 箱体 加工工艺加工中心夹具 1 箱体零件分析箱体零件外形基本上是封闭式的多面体，又分成整体式和组合式两种。箱体壁薄且厚薄不均，箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系。箱体上的加工面主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承孔和精度要求较低的紧固用孔。箱体的结构形式多种多样，其共同的主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20%。1.1 零件的作用该变速箱运用于发动机上使用，主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机正确安装。因此发动机变速箱箱体零件的加工质量，不但直接影响变速箱的装配精度和运动精度，而且还会影响发动机的使用性能和寿命。发动机变速箱主要是实现发动机的变速。变速箱箱体零件的顶面用以安装变速箱盖，前后端面支承孔 、 用以安装传动轴，传动轴上安装传动齿轮及离合器便实现其变速功能。1.2零件的工艺分析由于发动机变速箱箱体是一个簿壁壳体零件，主要加工表面是平面及孔系。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，本设计遵循先面后孔的原则。它的外表面上有多个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为几组加工表面，且相互间有一定的位置要求。因此，对于变速箱箱体来说，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。由于变速箱的生产量很大。怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。(1) 工件的时效处理 箱体结构复杂壁厚不均匀，铸造内应力较大。由于内应力会引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。 对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。 (2) 安排加工工艺的顺序时应先面后孔 箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。(3) 遵循粗、精加工分开原则箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，遵循粗、精加工分开的原则，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。同时，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段可以保证孔系加工精度。 (4) 孔系加工方案选择 变速箱箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系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，应选择价格最底的机床。 根据LH157QMJ-B变速箱箱体属于薄壁类零件，在装夹时容易变形，因此在加工时，不仅要选择合理的夹紧、定位点，而且还要控制切削力的大小。由于箱体上孔系的位置度要求较高，连接孔、连接面较多，故在加工时需要采用工序相对集中的方法。这种结构特点和技术要求决定箱体采用加工中心是最优化的选择。 2 加工中心2.1加工中心特点加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。其特点： 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。(1) 全封闭防护(2) 工序集中，加工连续进行(3) 使用多把刀具，自动进行刀具交换(4) 使用多个工作台，自动进行工作台交换(5) 功能强大，趋向复合加工(6) 高自动化、高精度、高效率(7) 高投入(8) 在适当的条件下才能发挥最佳效益加工中心的分类：立式加工中心，龙门式加工中心和卧式加工中心。22加工中心的主要加工对象 加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。(1) 箱体类工件 这类工件一般都要求进行多工位孔系及平面的加工，定位精度要求高，在加工中心上加工时，一次装夹可完成普通机床60%95%的工序内容。(2) 复杂曲面类工件 复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。(3) 异形件 异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工。加工异形件时，形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示其优越性。如手机外壳等。(4) 盘、套、板类工件 这类工件包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、曲面的盘套或轴类工件。(5)特殊加工【2】。2.3加工中心的工艺准备由于加工中心工序集中和具有自动换刀的特点，故零件的加工工艺应尽可能符合这些特点，尽可能地在一次装夹情况下完成铣、钻、镗、铰、攻丝等多工序加工。 由于加工中心具备了高刚度和高功率的特点，故在工艺上可采用大的切削用量，以便在满足加工精度条件下尽量节省加工工时。选用加工中心作为生产设备时，必须采用合理的工艺方案，以实现高效率加工。 2.4加工中心工艺方案确定原则(1) 确定采用加工中心的加工内容，确定工件的安装基面、加工基面、加工余量等。(2) 以充分发挥加工中心效率为目的来安排加工工序。有些工序可选用其它机床。 (3) 对于复杂零件来说，由于加工过程中会产生热变形，淬火后会产生内应力，零件卡压后也会变形等多种原因，故全部工序很难在一次装夹后完成，这时可以考虑两次或多次。 (4) 当加工工件批量较大，工序又不太长时，可在工作台上一次安装多个工件同时加工，以减少换刀次数。(5) 安排加工工序时应本着由粗渐精的原则。建议参考以下工序顺序：铣大平面、粗镗孔、半粗镗孔、立铣刀加工、打中心孔、钻孔、攻螺纹、精加工、铰、镗、精铣等。 (6) 采用大流量的冷却方式 。在机床选用上，应了解各类加工中心的规格、最佳使用范围和功能特点。卧式加工中心最适宜的零件如箱体、泵体、阀体、壳体等，适合多面加工，多次更换夹具和工艺基准的零件。立式加工中心最适宜的是板类零件如箱盖、盖板、壳体、平面凸轮等单面加工零件，适合工件装夹次数较少的零件。25高速加工中心的应用前景该变速箱是中、大批量生产，在生产技术的目标和任务方面主要体现在高的生产率、高的柔性、高的质量和低的单件费用四个基本要求上。在目前，在满足这几项要求方面，自动线和高速加工中心的主要差异是在柔性上，而在生产中对于柔性的要求主要基于下列不同的理由： 适应产量（如产量提高某一数量级） 对已知工件变型品种的适应能力 对将来未知的而今后要加工的工件变型品种的适应能力 显然，高速加工中心和由它组成的柔性生产线能很好满足这些方面的要求。在目前，组合机床在实现某些加工工艺方面还具有优势，但是，在工件的综合加工上由高速加工中心完全来替代组合机床的发展趋向仍将继续下去。例如，像德国Makino机床制造厂在其最近开发的配备有提升换刀系统和专用刀库的J4M高速加工中心上，通过采用静压导向的镗杆加工主轴孔和凸轮轴孔和通过采用CNC-U轴控制的专用刀具加工气门座圈和导管孔，取得了良好效果。从而用加工中心替代组合机床对缸体和缸盖的加工无疑是一个良好的开端。由此可以预测，随着刀具和加工工艺的进一步开发以及加工中心结构的完善，用高速加工中心在更大范围内替代自动线还将有进一步的发展。 3 加工中心常选用的夹具和刀具3.1夹具的选用夹具是完成零件加工的重要保证，夹具设计合理，才能保证零件安装方便和满足加工精度要求。因此，设计夹具时，需考虑下列因素：(1) 工件的定位基准和对夹紧的要求：加工中心是多工序集中加工，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，要求夹具既要能承受大切削力，又要满足定位精度的要求。(2) 夹具、工件与机床工作台面的连接方式：加工中心工作台面上要有基准T型槽、转台中心定位孔、工作台面侧面基准等。(3) 夹具设计时，必须考虑刀具运动轨迹：夹具不能和各工序刀具轨迹发生干涉。例如使用端铣刀加工零件时，在进刀轨迹和出刀轨迹处不能和夹具的压紧螺栓和压板发生干涉；由于钻头及镗刀杆等容易与夹具干涉，因此，箱体加工时，可以考虑利用其内部空间来安排夹紧装置。(4) 夹具在设计时必须考虑夹紧变形：零件在粗加工时，切削力大，需要夹紧力大，但要防止将工件夹压变形，因此，必须慎重选择夹具的支撑点、定位点和夹紧点，压板的夹紧点要尽可能接近支撑点，避免把夹紧力加在零件无支撑的区域。(5) 夹具必须拆装方便：夹具的夹紧方式有液压夹紧、气动夹紧和手动夹紧。在所加工零件毛坯尺寸合格的情况下，采用液压加紧和气动夹紧夹具可以提高拆装零件的效率。(6) 对批量不大，又经常变换品种的零件，应优先考虑使用成组夹具或组合夹具，以节省夹具的费用和准备时间。 3. 2 刀具的选用 加工中心使用的刀具分为刀柄部分和刃具部分。刃具部分和通用刃具一样，如钻头、丝锥、镗刀、铰刀等。但是必须考虑刀具的直径、长度以及自重。(1) 刀柄的种类：不同的机床规格和不同的生产商，所选用的刀柄规格和系列各有不同。常见的刀柄分为BT系列（常用）、CAT系列、DIN系列（德国常用）。刀柄的规格又根据机床规格的不同分为30、40、50等多个品种。(2) 选择刀柄及刀具的注意事项：首先必须考虑刀柄的通用化，例如，伊顿变速器厂拥有30台加工中心，虽然生产厂家不同，但选择的刀柄仅有两种，卧式加工中心选用BT50刀柄，立式加工中心选用BT40刀柄，不仅增加了刀柄的使用率，还降低了刀具管理成本；其次，首选标准刀具，尽量减少特殊刀具的使用。特殊刀具适用于大批量加工生产中，如复合刀具可以有效节省加工时间，但在目前汽车零部件多品种、小批量的生产条件下，采用特殊刀具并不是经济的选择。3.3附件的选择对机床的冷却、防护、排屑、主轴油温控制、冷却液温供控制等附件，要求可靠性高。加工中心机床上冷却防护装置设计的合理性是衡量机床综合水平的重要标志。卧式加工中心的冷却液喷射采用多头、多管淋浴式冷却、冲洗，并且具有主轴内冷装置，使刀具具备内冷功能。3.4 夹具技术的重要性 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。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，夹具技术正朝着许多方向发展。参 考 文 献 1 裘愉弢主编. 加工中心. 第1版.北京: 机械工业出版社，1995.2 金振华主编. 加工中心及其调整与使用. 第1版.北京：机械工业出版社，1990.3 沈延山.生产实习与组合机床设计.第1版.大连：大连理工大学出版社，1989.4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学.（修订版）.福建: 福建科学技术出版社，19965 赵立刚. 计算机辅助NC加工工序卡的设计M. 广东：广东机械出版社，1996.6 肖继德，陈守平. 机床夹具设计R. 北京空气动力研究所技术报告 BG7-270，北京：机械工业出版社，1999. 7 王光斗.王春福. 机床夹具设计手册M.北京：北京空气动力研究所技术报告 BG7-270，上海：上海科学技术出版社，2000.8 刘文剑.曹天河，赵维. 夹具工程师手册M.北京：北京空气动力研究所技术报告 BG7-270，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987. 9 李硕根. 罗仁芝摩托车左机体铣大平面基准气动夹具的设计J. 科技学报，2004，14（12）： 1518.10 吕云嵩. X3016 圆台铣床夹具液压系统改造 (2005 - 12 -05). http:.11 来建刚. 粗铣缸盖顶面及台阶面专用机床的设计J. 机电一体化技术，2000， 1（94）： 2528.12 付书明 ,李明. 柔性组合机床及其生产线的发展探讨J. 成组技术与生产现代化， 2006，23（1）： 57.13 潘滨,韩松. 如何正确理解与选定组合机床的柔性J. 组合机床与自动化工技术，1999 , (12) :1 4.14 熊幸明. 基于PLC 的双面钻孔组合机床控制系统设计J. 计算机PLC 应用， 2005，6（1）： 2729. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题要求在对LH157QMJ-B变速箱箱体的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，制定工序卡片，在此基础之上，选择其第一道机加工夹具设计，并完成必要的设计计算。本课题要研究或解决的问题有以下几点：（1）熟悉LH157QMJ-B变速箱的CAD图纸，查找出箱体上需要加工的面和孔。（2）加工工序卡的制订。（3）了解夹具的设计，并对第一道机加工进行夹具设计。（4） 撰写设计说明书。拟采用的研究手段（途径）：（1）首先收集一些关于LH157QMJ-B变速箱的相关材料，对这些材料知识加以总结和分析，了解制订加工工序卡的基本知识，为下面的课题开展做好准备。（2）其次.以现有的LH157QMJ-B变速箱的CAD图为基础和通过查询分析获得的夹具设计为工具，对第一道机加工进行夹具设计。（3）而后通过自己的设计体会，结合已有的参考资料，LH157QMJ-B变速箱的工序制订及夹具的设计流程进行归纳总结。（4） 最后做好总体的设计方案。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语： 本文对LH157QMJ-B箱体件、加工中心进行了介绍，提出了制定加工工序卡一般过程，论述了专用夹具设计的基本要求、精度的设计原则及夹具技术的发展趋势。对机加工工序卡及夹具设计有了一定的了解，为接下来所进行的毕业设计打下了良好的基础2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： LH157QMJ-B变速箱工序卡及第一道机加工夹具设计是江苏林海动力机械集团公司的设计课题，按照生产纲领单班2万台进行设计。通过本课题的设计，学生能基本熟悉箱体件机加工工序卡设计的全过程：学会对工艺路线进行比较，确定合理的工艺方案；根据零件材料、硬度、抗拉强度等原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸；根据加工要求正确地选择进给量、切削速度等切削用量，并能正确地进行计算，确定机床主轴转速、切削工时等。在机加工夹具设计中，会合理地选择夹紧点和定位基准，并根据相关参数正确地计算夹紧力，了解手动、气动、液压夹紧各自的优缺点；能根据零件在夹具中所起作用正确地选择材料及热处理，并对零件加工、装配有一个新的认识，会正确的选择尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。本课题设计计算及查阅资料的工作量较大，如认真、独立完成整个设计过程应能够取得较大的提高，也为以后走上工作岗位开展各项工作提供一些方法。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译学院 (系)： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 龙珺 学 号： 0601510104 (用外文写)外文出处： Manufacturing Engineering and Technology Machining 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语：此译文简单介绍了材料的可机加工性，分别从钢、其它不同金属、各种材料几方面加以介绍。翻译用词比较准确，文笔也较为通顺，为在以后工作中接触英文资料打下了基础。 签名： 年 月 日注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文 可机加工性一、概述一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义：1、表面光洁性和表面完整性。2、刀具的寿命。3、切削力和功率的需求。4、切屑控制。以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性，长的刀具寿命，低的切削力和功率需求。关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严重的介入剪切工序。因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到。二、 钢的可机加工性因为钢是最重要的工程材料之一（正如第5章所示），所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。通过宗教铅和硫磺，钢的可机加工性已经大大地提高了。从而得到了所谓的易切削钢。二次硫化钢和二次磷化钢 硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区引起应力。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。钢中的磷有两个主要的影响。它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成，因此提高可加工性。含铅的钢 钢中高含量的铅在硫化锰夹杂物尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。因为它的低抗剪强度。因此，铅充当固体润滑剂并且在切削时，被涂在刀具和切屑的接口处。这一特性已经被在机加工铅钢时，在切屑的刀具面表面有高浓度的铅的存在所证实。当温度足够高时例如，在高的切削速度和进刀速度下铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用，铅降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和功率消耗。铅能用于各种钢号，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。铅钢被第二和第三数码中的字母L所识别（例如，10L45）。（需要注意的是在不锈钢中，字母L的相同用法指的是低碳，提高它们的耐蚀性的条件）。然而，因为铅是有名的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有4500吨的铅消耗）。结果，对于估算钢中含铅量的使用存在一个持续的趋势。铋和锡现正作为钢中的铅最可能的替代物而被人们所研究。脱氧钙钢 一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中矽酸钙盐中的氧化物片的形成。这些片状，依次减小第二剪切区中的力量，降低刀具和切屑接口处的摩擦和磨损。温度也相应地降低。结果，这些钢产生更小的月牙洼磨损，特别是在高切削速度时更是如此。不锈钢 奥氏体钢通常很难机加工。振动能成为一个问题，需要有高硬度的机床。然而，铁素体不锈钢有很好的可机加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具材料有高的热硬度和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬而耐磨。钢中其它元素在可机加工性方面的影响 钢中铝和矽的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和矽酸盐，而氧化铝和矽酸盐硬且具有磨蚀性。这些化合物增加刀具磨损，降低可机加工性。因此生产和使用净化钢非常必要。根据它们的构成，碳和锰钢在钢的可机加工性方面有不同的影响。低碳素钢（少于0.15%的碳）通过形成一个积屑瘤能生成很差的表面光洁性。尽管铸钢的可机加工性和锻钢的大致相同，但铸钢具有更大的磨蚀性。刀具和模具钢很难用于机加工，他们通常再煅烧后再机加工。大多数钢的可机加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料变硬并且减少积屑瘤的形成。其它合金元素，例如镍、铬、钳和钒，能提高钢的特性，减小可机加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和氮在钢的特性方面能有特别的有害影响。氧已经被证明了在硫化锰夹杂物的纵横比方面有很强的影响。越高的含氧量，就产生越低的纵横比和越高的可机加工性。选择各种元素以改善可加工性，我们应该考虑到这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铝会使钢变脆（液体金属脆化，热脆化，见1.4.3节），尽管其在室温下对力学性能没有影响。因为硫化铁的构成，硫能严重的减少钢的热加工性，除非有足够的锰来防止这种结构的形成。在室温下，二次磷化钢的机械性能依赖于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具有更小的延展性，被单独生成来提高机加工性。三、 其它不同金属的机加工性尽管越软的品种易于生成积屑瘤，但铝通常很容易被机加工，导致了很差的表面光洁性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推荐了。有高含量的矽的锻铝合金铸铝合金也许具有磨蚀性，它们要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也许在机加工铝时会成为一个问题，因为它有膨胀的高导热系数和相对低的弹性模数。铍和铸铁相同。因为它更具磨蚀性和毒性，尽管它要求在可控人工环境下进行机加工。灰铸铁普遍地可加工，但也有磨蚀性。铸造无中的游离碳化物降低它们的可机加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有强韧性的工具。具有坚硬的刀具材料的球墨铸铁和韧性铁是可加工的。钴基合金有磨蚀性且高度加工硬化的。它们要求尖的且具有耐蚀性的刀具材料并且有低的走刀和速度。尽管铸铜合金很容易机加工，但因为锻铜的积屑瘤形成因而锻铜很难机加工。黄铜很容易机加工，特别是有添加的铅更容易。青铜比黄铜更难机加工。镁很容易机加工，镁既有很好的表面光洁性和长久的刀具寿命。然而，因为高的氧化速度和火种的危险（这种元素易燃），因此我们应该特别小心使用它。钳易拉长且加工硬化，因此它生成很差的表面光洁性。尖的刀具是很必要的。镍基合金加工硬化，具有磨蚀性，且在高温下非常坚硬。它的可机加工性和不锈钢相同。钽非常的加工硬化，具有可延性且柔软。它生成很差的表面光洁性且刀具磨损非常大。钛和它的合金导热性(的确，是所有金属中最低的)，因此引起明显的温度升高和积屑瘤。它们是难机加工的。钨易脆，坚硬，且具有磨蚀性，因此尽管它的性能在高温下能大大提高，但它的机加工性仍很低。锆有很好的机加工性。然而，因为有爆炸和火种的危险性，它要求有一个冷却性质好的切削液。四、 各种材料的机加工性石墨具有磨蚀性。它要求硬的、尖的，具有耐蚀性的刀具。塑性塑料通常有低的导热性，低的弹性模数和低的软化温度。因此，机加工热塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），还要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相对高的速度和工件的正确支承。刀具应该很尖。切削区的外部冷却也许很必要，以此来防止切屑变的有黏性且粘在刀具上。有了空气流，汽雾或水溶性油，通常就能实现冷却。在机加工时，残余应力也许能生成并发展。为了解除这些力，已机加工的部分要在（）的温度范围内冷却一段时间，然而慢慢地无变化地冷却到室温。热固性塑料易脆，并且在切削时对热梯度很敏感。它的机加工性和热塑性塑料的相同。因为纤维的存在，加强塑料具有磨蚀性，且很难机加工。纤维的撕裂、拉出和边界分层是非常严重的问题。它们能导致构成要素的承载能力大大下降。而且，这些材料的机加工要求对加工残片仔细切除，以此来避免接触和吸进纤维。随着纳米陶瓷（见8.2.5节）的发展和适当的参数处理的选择，例如塑性切削（见22.4.2节），陶瓷器的可机加工性已大大地提高了。金属基复合材料和陶瓷基复合材料很能机加工，它们依赖于单独的成分的特性，比如说增强纤维或金属须和基体材料。五、热辅助加工在室温下很难机加工的金属和合金在高温下能更容易地机加工。在热辅助加工时（高温切削），热源一个火把，感应线圈，高能束流（例如雷射或电子束），或等离子弧被集中在切削刀具前的一块区域内。好处是：（a）低的切削力。（b）增加的刀具寿命。（c）便宜的切削刀具材料的使用。（d）更高的材料切除率。（e）减少振动。也许很难在工件内加热和保持一个不变的温度分布。而且，工件的最初微观结构也许被高温影响，且这种影响是相当有害的。尽管实验在进行中，以此来机加工陶瓷器如氮化矽，但高温切削仍大多数应用在高强度金属和高温度合金的车削中。六、小结通常，零件的可机加工性能是根据以下因素来定义的：表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可机加工性能不仅取决于起内在特性和微观结构，而且也依赖于工艺参数的适当选择与控制。附件2：外文原文（复印件）MACHINABILITY1. The article overviewThe machinability of a material usually defined in terms of four factors:1、 Surface finish and integrity of the machined part;2、 Tool life obtained;3、 Force and power requirements;4、 Chip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.2. Machinability Of SteelsBecause steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels.When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “low carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.)However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels.Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds.Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials.The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels.Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation.Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability.In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties.Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability.3. Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus.Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment.Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials.Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds.Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass.Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric).Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary.Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels.Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high.Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine.Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures.Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire.4. Machinability of Various MaterialsGraphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools.Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper su