【文章內(nèi)容簡介】 29 總 結 31 參考文獻 33 山東理工職業(yè) 學院（論文） 1 第 1 章 前言 畢業(yè)設計是大 學三 年所學知識的綜合運用。對于零件的工藝安排、夾具設計是機械系學生都應掌握的最基本的知識。這些內(nèi)容對于機械加工起著致關重要的作用。零件加工質(zhì)量的好壞、成本的高低，都是這些內(nèi)容的直接反映。這次的設計主要內(nèi)容是殼體零件。它的整個加工過程中涉及到毛坯的制造方法選擇、加工余量的計算、工藝路線的確定、機床夾具定位和夾緊裝置的設計、機械加工刀具和輔具的選擇、加工時間的計算以及專用夾具體的設計等內(nèi)容。 通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，同時發(fā)現(xiàn)自己在專業(yè)知識方 面的不足。為今后的工作打下一個良好的基礎。 第 2 章 引言 課題的提出原因 在 現(xiàn)代制造技術迅猛發(fā)展的今天，機床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。 然而， 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3～4 年就要更新 50～ 80％ 左右 機床 夾具，而夾具的實際磨損量僅為 10～ 20％ 左右 。因此，設計各種專用夾具以減少夾具的損耗已經(jīng)擺上的日程。 課題的主要內(nèi) 容 （ 1） 完成殼體零件的三維造型 （ 2）完成殼體零件的工藝規(guī)程及工序卡片 （ 3）完成殼體上一副鉆夾具的設計任務 （ 4）完成殼體上一副 車 夾具的設計任務 （ 5）完成夾具全部零件的三維造型及裝配 山東理工職業(yè) 學院（論文） 2 課題的 構思 在做銑夾具和鉆夾具的過程中，首先要分析殼體零件圖及加工的技術要求，其次考慮毛坯的選擇，再者要考慮制定機械加工工藝過程中一些關鍵問題，像基準的選擇、零件表面加工方法的選擇、加工順序的安排和組合、加工路線的擬定等等都需要了解大量的資料后精心加以選擇和確定，最后結合實際情況設計出方便實用且經(jīng)濟的夾具。 本人所完成的工作量 殼體零件的三維造型及零件圖，以及工序過程卡， 一副鉆夾具裝配圖及零件圖，一副銑夾具裝配圖及零件圖，全部零件的三維造 型圖及裝配圖 。 第 3 章 零件的工藝 設計 零件的功用及工藝分析 零件的功用 題目所給的零件是殼體零件，即某種產(chǎn)品的外殼，主要作用是 用來支承、包容、保護運動零件或其他零件，也起定位和密封作用 ，其三維形狀 以及零件圖 如下： 三維模型如下： 圖 三維模型圖 山東理工職業(yè) 學院（論文） 3 二維 零件圖如下： 圖 殼體零件圖 山東理工職業(yè) 學院（論文） 4 零件 的實際形狀如上圖所示， 從零件圖上看，該零件結構比較 復雜。 零件的工藝分析 殼體零件共有兩組加工表面，它們相互間有一定的 加工 要求?，F(xiàn)分述如下 : （ 1）以 φ 20mm 孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：兩個直徑φ 50mm 的外圓端面 ， 兩個直徑為 φ 90mm 的外圓端面 及倒角 ，還有 8 個 φ 15mm 的通孔，其中，主要加工表面為 8個φ 15mm 的通孔。 （ 2）以 φ 18mm 孔中心軸線為中心的加工表面。這一組加工表面包括：一個 φ 50mm的外圓端面 ，一個 +? mm 的孔，一個 1:7 梯形孔以及退刀槽。 這兩組加工表面之間有著一定的加工要求，主要是： +? mm 孔的粗糙度要求是 ； 1:7 梯形孔的粗糙度要求是 ； 其余各面及孔的粗糙度要求是 。 工藝規(guī)程的設計 確定生產(chǎn)類型 （ 1）確定生產(chǎn)綱領：機械產(chǎn)品在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃稱為該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領除 了該產(chǎn)品在計劃期內(nèi)的產(chǎn)量以外，還應包括一定的備品率和平均廢品率， 其計算公式為 。 ? ?n1N ??? ? ? ? （ ） 式中 n為零件計劃期內(nèi)的產(chǎn)量； ?為備品率； ?平均廢品率。 由生產(chǎn)任務得： 100n? , 5%?? , 3%?? ，代入公式計算， ? ?60 00 1 5% 3% 10 8N ? ? ? ? ? （ 2）確定生產(chǎn)類型：最終傳動箱殼體長 110mm， 寬 80mm，高 100mm，屬于中型零件，殼體生產(chǎn)綱領為 108 件，屬于 小批量 生產(chǎn)。 確定毛坯的制造形式 毛坯的鑄造方法：由上文可知，該殼體屬于 小批 量生產(chǎn)，對于毛坯制造宜采用金屬模機器造型、模鍛、壓力鑄造等。本次 采用金屬模機器造型，這種鑄造方法的特點是鑄件內(nèi)部組織致密，機械性能較高，單位面積的產(chǎn)量高，適用于泵體、泵蓋、殼體、減速箱體、汽缸頭等中、小型鑄件。毛坯的材料是 HT200。 山東理工職業(yè) 學院（論文） 5 基準的選擇 選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。 （ 1） 粗基準的選擇 選擇的原則是： a、 非加工表面原則 b、 加工余量最小原則 c、 重要表面原則 d、 不重復使用原則 e、便于裝夾原則 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面（作為粗基準的非加工面）的位置關系具有重要影響。 根據(jù)以上選擇的原則， 可以 選擇 零件左端面 作為粗基準 。 這樣便于加工 左右兩端面，便于保證其尺寸 。 （ 2） 精基準的選擇 選擇的原則是： a、 基準重合原則 b、 基準統(tǒng)一原則 c、 自為基準原則 d、 互為基準原則 e、便 于裝夾原則 選 擇精基準時應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。 根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以 φ 20 孔和 φ 50 右端面定位，用可調(diào)輔助支承 φ 90 外圓并找正 φ 20 外圓母線。精基準選擇 φ 20 孔軸線 ,這樣可以便于在一次裝夾中車左右端面，完成所需零件形狀的加工，所以精基準選擇 φ20mm 孔軸心線。 工序的合理組合 確定 基準 以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： （ 1）工序分散原則 山東理工職業(yè) 學院（論文） 6 工序內(nèi)容簡單，有 利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 （ 2）工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單 件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 制定工藝路線 加工工藝路線制定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率和降低成本，并且能夠充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。 根據(jù)以上分析制定的工藝路線如下 (如圖 及 所示 )： 工藝路線： （ 1）工藝路線方案一： 工序 1：鑄造毛坯。 工序 2：時效處理。 工序 3：劃線。 工序 4： 粗 銑 左 右 φ 50mm 端 面 。 工序 5： 粗 車 φ 90mm 外圓 端面 并倒角 C2。 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔。 工序 7： 粗銑 頂面 φ 50mm 面。 工序 8： 鉆、擴 φ 36mm 孔。 工序 9： 鏜 梯形孔 與退刀槽 。 工序 10： 粗 鉸梯形孔。 工序 11：鉆 M8mm 底孔 φ 。 工序 12：攻螺紋 M8。 工序 13：去毛刺。 工序 14：清洗。 工序 15：檢驗。 工序 16：入庫。 山東理工職業(yè) 學院（論文） 7 （ 2）工藝路線 方案 二： 工序 1：鑄造毛坯。 工序 2：時效處理。 工序 3：劃線。 工序 4：粗銑左右 φ 50mm 端面。 工序 5：粗銑頂面 φ 50mm 面。 工序 6：粗車 φ 90mm 外圓 端面 并倒角 C2。 工 序 7：鉆八個 φ 15mm 孔。 工序 8： 鏜 φ 36mm 孔。 工序 9：鏜梯形孔與退刀槽。 工序 10：粗鉸梯形孔。 工序 11：鉆 M8mm 底孔 φ 。 工序 12：攻螺紋 M8。 工序 13：去毛刺。 工序 14：清洗。 工序 15：檢驗。 工序 16：入庫。 （ 3）工藝方案比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以 φ 18mm 孔為中心的一組表面 ，然后以此為基準加工八個 φ 15mm 孔；而方案二則先完成所有面的加工 ，再加工各孔。經(jīng)比較可見，先加工以 φ 18mm 孔為中心的一組表面，然后以此為基準加工八個 φ 15mm孔，這時 的位置精度交易保證，并且定位及裝夾都較方便。但方案一中工序 4與工序5中涉及到兩個不同的機床，不宜采用組合機床。故決定將方案一中工序 4 粗銑面改成粗車面 ，這樣工序 4與工序 5可采用同一個專用夾具，也不用重新裝夾，符合工序集中原則 。 還有就是方案一工序 8 用鉆、擴 φ 36mm 孔，而方案二工序 8 用鏜 φ 36mm孔，這兩個工序都可以完成零件的加工，但考慮到兩個方案工序 9 要鏜梯形孔及退到槽，如果用鉆、擴 φ 36mm 孔，便要更換機床，讓費時間 ，故采用鏜孔方案。 具體工藝過程如下： 工序 1：鑄造毛坯。 工序 2：時效處理。 工序 3：劃線。 工序 4：粗車左右 φ 50mm 端面。 工序 5：粗車 φ 90mm 外圓 端面 并倒角 C2。 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔。 山東理工職業(yè) 學院（論文） 8 工序 7：粗銑頂面 φ 50mm 面。 工序 8： 鏜 φ 36mm 孔。 工序 9：鏜梯形孔與退刀槽。 工序 10：粗鉸梯形孔。 工序 11：鉆 M8mm 底孔 φ 。 工序 12：攻螺紋 M8。 工序 13：去毛刺。 工序 14：清洗。 工序 15：檢驗。 工序 16：入庫。 以上加工方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)加工 8 個 φ 15mm 孔時，因為該零件的8 個 φ 15mm 孔全是通孔且加工深度不大，并且到下一表面的距離不大，極易造成鉆頭折斷或擦到下一表面上，甚至會造成零件報廢。為了解決這個問題，原有的加工路線仍可保持不變，只是在加工 8 個 φ 15mm 孔時，觀察到鉆頭快鉆穿零件時， 采用 手動進給 方式 。 因為零件是小批量生產(chǎn)，故可以采用手動進給方式。 這樣既可以避免鉆頭及零件的報廢，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾方便的特點。 還有在加工兩個φ 50mm 外圓端面以及兩個 φ 90mm 外圓端面時涉及到兩次掉頭以及需要 4 次裝夾，讓費了大量時間。為了解決這一問題，可以先加工 φ 50mm 以及 φ 90mm 外圓左端面，再掉頭一次加工右端面，減少了裝夾的次數(shù)以及掉頭的次數(shù)。 因此，最后的加工路線確定如下： 工序 1：鑄造毛坯。 工序 2：時效處理。 工序 3：劃線。 工序 4：粗車 φ 50mm 右 外圓 端面 ，粗車 φ 90mm 右外圓端面并倒角 C2。 工序 5：粗車 φ 50mm 左 外圓 端面 ，粗車 φ 90mm 左外圓端面倒角 C2。 工序 6：鉆八個 φ 15mm 孔（鉆頭快鉆穿零件時采用手動進給）。 工序 7：粗銑頂面 φ 50mm 面。 工序 8： 鏜 φ 36mm 孔。 工序 9：鏜梯形孔與退刀槽。 工序 10：粗鉸梯形孔。 工序 11：鉆 M8mm 底孔 φ 。 工序 12：攻螺紋 M8。 工序 13：去毛刺。 山東理工職業(yè) 學院（論文） 9 工序 14：清洗。 工序 15：檢驗。 工序 16：入庫。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 機械加工余量及毛坯的尺寸確定 加工余量是指加工過程中從加工表面所切去的金屬層厚度。加工余量有工序余量和加工總余量之分，工序余量是指某一工序所切去的金屬層厚度；加工總余量是指某加工表面上切去的金屬層總厚度。 （ 1）粗銑 各 表面的加工余量： 由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表 2— 35 平面的加工余量，及考慮在鑄造過程中，表面會產(chǎn)生氣泡等部分， 因此，加工余量得留大點。從而得出粗銑 各 表面的加工余量為 3mm。 （ 2） 粗車左右 φ 50mm 端 面 的加工余量 ： 由《機械 加工余量實用手冊 》 表 525 查得粗車左右 φ 50mm 面 的加工余量為 。 （ 3）粗車 左右 φ 50mm 外圓 的加工余量： 由《機械制造工藝學》查得粗車 φ 90mm 外圓 的加工余量為 2mm。 （ 4） 加工 φ 36mm 孔的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表 鏜 孔 的加工余量為 。 （ 5） 加工梯形孔的加工余量： 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表 得 先鏜出梯形孔，再 粗鉸 ，粗鉸 的 加工余量為 。 （ 6）加工 M8孔的加工余量：由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表 2— 29查出先鉆孔 φ ， 攻螺紋 M8的加工余量為 。 由上各個加工余量確定零件的鑄件尺寸，毛坯圖如圖 ： 山東理工職業(yè) 學院（論文） 10 圖 毛坯 圖 確定切削用量及基本工時 工序 4 切削用量的計算以及基本工時的確定 工序 4：粗車 φ 50mm 右外圓端面，粗車 φ 90mm 右外圓端面并倒角（第一步） （ 1）確定端面最大加工余量 毛坯的長度方向加工余量為 ， 故可一次走刀完成，所以可得 a l mm?? 長度加工公差按 IT12 級。取 （ 入 體方向）。 （ 2）確定進給量 f 根據(jù)《切削用量手冊》表 4，當?shù)稐U尺寸為 16mm25mm ， 3mmpa ? 以及工件直徑在 60到 100 之間時： mmf=~ r 按 C6201 車床說明書取： f ? （ 3）計算切削速度： 查《切削用量手冊》表 21，切削速度的計算 公式為 （壽命選 T=60min）： ? ?m invvvcvxym pc mvkT a f? （ ） 山東理工職業(yè) 學院（論文） 11 式中 ： 加工材料系數(shù) 242vc ? 加工形式系數(shù) ? 刀具材料系數(shù) ? 系數(shù)指數(shù) ? 修正系數(shù) vk ，見《切削用量手冊》表 21— 1，即 公式 ： v m v sv kv krv bvk k k k k k? ? ? ? ? （ ） 式中： 鋼和鑄鐵的強度和硬度改變時切削速度的修正系數(shù) k ? 毛坯表面狀態(tài)改變時切削速度的修正系數(shù) ? 車削方式改變時切削速度的修正系數(shù) ? 車刀主偏角改變時切削速度的修正系數(shù) =1krvk 刀具材料改變時切削速度的修正系數(shù) k ? 所以 v m v sv kv krv bvk k k k k k? ? ? ? ? 即 1 ? ? ? ? ? ? 所以 ? ?0 . 2 0 . 1 5 0 . 4242 m0 . 8 2 9 = 3 8 . 0 6 m in6 0 1 . 6 0 . 5cv ???? （ 4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ? ?1000 1 0 0 0 3 8 . 0 6n 1 3 4 m in90cs wv rd?? ?? ? ?? （ ） 按機床說明書，與 134r/min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 120r/min 和 150r/min?，F(xiàn) 取 機轉(zhuǎn)速為 150r/min，如果選取 120r/min，則速度損失較大。所以 實際切削速度v 42 /ms?