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畢業(yè)設計說明書
設計題目: 箱體零件的機械加工工藝及專用夾具設計
設計者： 陳成
學號： 2110011210
指導老師： 張月芹
課設時間： 2014年5月
一、課程設計的目的
本次畢業(yè)設計是在學完了《機械制造工藝》課程，進行生產實習之后的一個重要教學實踐環(huán)節(jié)。它要求學生綜合應用本課程及有關先修課程（工程材料與熱處理、機械設計、互換性與測量技術、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等）的理論以及在生產實習中學到的實踐知識進行工藝規(guī)程設計，是一次綜合訓練。通過本次機械制造工藝學畢業(yè)設計，應達到以下目的：
1.能熟練運用“機械制造工藝學”課程中的基本理論以及生產實踐中學到的實踐知識，正確制定一個中等復雜零件的工藝規(guī)程。
2.能根據被加工零件的工藝規(guī)程，運用夾具設計的基本原理和方法，設計一套專用夾具。
3.培養(yǎng)熟悉并快速高效運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。
4.進一步培養(yǎng)了識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。
二、設計的內容與要求
1. 根據給定的零件繪制零件圖：
“角形軸承箱”零件圖 1張
2. 編制給定的零件機械加工工藝規(guī)程：
“角形軸承箱”機械加工工藝規(guī)程 1套
3. 設計零件某一道工序的機床夾具裝配圖：
“角形軸承箱”銑槽的專用夾具的裝配圖 1套
4. 設計夾具中主要非標準零件圖
夾具底座 1張
5．編寫設計說明書
“角形軸承箱”零件工藝規(guī)程設計及機床專用夾具設計說明書 1份
三、零件分析
（一）分析零件的作用
1．固定軸承的運轉
2．讓軸承保持潤滑狀態(tài)
（二）零件的工藝分析
該零件是箱體類零件，形狀不規(guī)則，加工面大，尺寸精度、形位精度、表面精度要求均較高，零件的主要技術要求分析如下：（參閱附圖零件圖- ）
1.孔徑為φ180H7的孔, 在φ180孔處倒角2×45°，表面粗糙度為1.6。
2.角形軸承箱的兩大端面,表面粗糙度為6.3,保證兩大端面之間的距離為100hhhh11。
3.角形軸承箱兩垂直面，表面粗糙度為12.5,保證端面到孔中心距離為148mm。
4.角形軸承箱的兩個槽，表面粗糙度為6.3, 垂直度為0.12,并保證槽底面到孔中心距離為140h11，槽寬為50H11,并保證槽兩個側面的粗糙度為6.3。
5.角形軸承箱兩端面上的6個孔的表面粗糙度為12.5,六個小孔均勻分布在φ220mm的圓周上，孔徑為φ130+0。4mm。
6.角形軸承箱兩槽上的兩個大孔，表面粗糙度為12.5，兩孔的中心線到槽底面的距離為310 mm，孔徑為φ25mm。
7．角形軸承箱的兩個小面的表面粗糙度為12.5，保證其到角形軸承箱垂直面的距離為58mm，并保證小面的水平距離為75mm。
圖1 角型軸承箱零件圖
圖2 角型軸承箱三維圖
對于題目要求的形位精度,在加工中保證方法如下:
a.內孔有0.008的圓度要求,由于在加工內孔時以平面定位,故加工平面用的定位元件如非標準圓柱銷,非標準底板等精度要求應達到相應標準.同時對內孔進行粗鏜—半精鏜—精鏜,即可以保證圓度.
b.六個小孔具有較高的位置要求，為保證它與大孔的同軸度,采用分度盤在一個工序內完成，避免重復加工可能引起的位置誤差.
c.兩相互垂直的槽由于其有垂直度和平行度和同軸度的要求，所以采用互為基準原則反復加工，且采用一面兩孔和一面一孔一支承釘的定位方法，保證其精度和粗糙度要求；至于兩槽中的孔，也采用一面兩孔的定位方法保證其精度。
四、工藝規(guī)程設計
（一）確定毛坯的制造形式
由于毛坯零件的結構比較簡單，所以采用砂型鑄造。工件的材料為HT200，毛坯的尺寸精度要求為IT11～12級。
（二）基準的選擇
根據零件的圖紙及零件的使用情況分析，知Φ180H7孔,槽寬等均應通過正確的定位才能保證，故對基準的選擇應予以準確的分析。
在粗加工時,按照粗基準不能重復使用原則,在加工一個端面后以其為基準加工它的相對端面,之后再以已加工端面為精基準加工另一端面,即可達到加工精度要求。
在選擇精基準時,以半精銑過的端面為統(tǒng)一基準加工孔,繼而用端面及孔加工6個直徑為13的小孔，然后以一面兩孔為定位基準加工大小端面以及槽上的孔。由于槽有較高的平行度，垂直度要求，又采用了互為基準原則，交互加工兩槽。
（三）工藝路線的擬定
1、制定機械加工工藝路線
為了保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須制定合理的工藝路線。
由于生產綱領為成批生產 ，所以采用通用機床配以專用的夾具，并考慮工序集中，以提高生產率和減少機床數量，使生產成本下降。
工藝路線方案
1．砂型鑄造
2．人工時效熱處理
3．銑兩端面 （臥式升降臺銑床，圓柱形銑刀， 互為基準定位）
4．鏜mm的孔及倒角 （臥式鏜床，專用夾具，機夾單刃鏜刀，端面及外圓定位）
5．鉆Φ13mm孔 （搖臂鉆床，麻花鉆，以中心大孔、兩端面、兩大平面定位）
6．銑大平面 （立式升降臺銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位）
7．銑兩槽 （立式升降臺銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位，互為基準定位）
8．銑小平面 （立式升降臺銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位）
9．鉆2-Φ25mm孔 （立式鉆床，專用夾具，麻花鉆，一面兩孔定位）
10．鉗工去毛刺
11．終檢
此方案是先加工端面，mm孔和6個mm孔，然后以一面兩孔為基準加工后面的工序,故基準是重合的。
2.工藝路線及具體的工序
詳細請見工藝路線卡和工藝卡片。
3.刀具、量具的選擇
見工藝卡片。
五、專用夾具的設計
工序25——鉆6-Φ13mm孔夾具設計
零件的加工要求為：孔的基本公差上偏差0.4下偏差0，位置度公差為0.6，需滿足最大實體尺寸要求，粗糙度為12.5。
（一）專用夾具設計的基本要求
1.保證工件的加工精度
專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的定位誤差計算與分析，確保所設計夾具滿足加工精度要求。
2.提高生產率，降低成本
夾具的復雜程度要與工件的生產綱領相適應。應根據批量大小選用各種快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產率。另外考慮到經濟型要求，設計夾具時夾具結構應盡量簡單，并盡可能采用標準件。
3．具有良好的結構工藝性
設計的夾具應便于制造、檢驗、裝配、調整、維修。
4.實用性好
夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，且便于切屑的清理、排除。
（二）定位方案及定位夾緊元件選擇和設計
1.定位方案的選擇
根據工序加工要求，工件在夾具中的定位方案如下：
以底面為主要定位基準，限制3個自由度（繞X，Y軸轉動、 Z方向的移動），φ180mm孔處的定位銷限制2個自由度（X，Y方向移動），左邊的支承釘限制一個自由度（繞Z軸的轉動）。
按照基準重合以及精基準的原則，X,Z方向用設計基準作為定位基準，以避免基準不重合而引起的基準不重合誤差，有利于保證加工精度。
圖3 夾具總裝圖主視圖（部分）
２.定位元件設計
本工序采用底面和定位銷、支撐釘作為主要定位元件。如夾具總裝圖所示這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產率。
夾緊力的計算：因采用的是手動夾具故夾緊力無須計算。
3.確定導向裝置
本工序所鉆6個孔有一定的精度要求，一次裝夾要完成6個孔的加工，采用固定鉆套；有考慮到要求結構簡單且能保證精度，因此采用固定式鉆模板，鉆模板與夾具體需用銷定位、螺釘或螺栓緊固。
圖4 鉆模板及鉆套裝配方案（主視圖）
4.夾緊裝置的選擇及設計
夾緊機構的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定?！?
夾緊力作用點的選擇應遵循的規(guī)則：
a． 為了使定位穩(wěn)定，夾緊力作用點應該落在主要的定位支承面上，活絡在主要的定位支承面上的支承點所圍成的面積內。
b． 夾緊力應作用在工件剛性較好的部位上，不應該使工件產生夾緊變形或使工件產生翻磚力矩；
c． 為了防止工件在加工過程中產生振動，夾緊力的作用點應盡量靠近被加工表面；
d． 夾緊力作用點的數目，應盡量在工件的整個接觸面上分布均勻，以減小夾緊變形。
圖5 夾具總裝圖俯視圖（部分）
如圖5所示，該夾具是用2塊鉤形壓板夾緊，在裝夾過程中方便簡單，節(jié)約了大量的裝夾時間，操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的勞動條件，減輕勞動強度。在夾緊過程中也不會使工件產生變形，能保證加工過程中加工件位置的確定。
5.夾具體毛坯制造方法的選擇?
綜合考慮結構合理性、工藝性、經濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；
??? 夾具體的外形尺寸：在繪制夾具總圖時，根據工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。
6. 確定分度裝置
由于需要加工6個沿圓周均勻分布的孔，因此需要分度裝置分度，該夾具采用通用分度裝置與夾具體連接、分度。
圖6 分度裝置剖視圖
六、畢業(yè)設計總結與感想
縱觀我們以前學過的課程：工程圖學教會我們如何識圖，理論力學和材料力學教會我們如何分析工件的力學性能，機械原理和機械設計教會我們如何設計出機械來，現(xiàn)代加工技術教會我們多種加工方式，互換性教會我們如何檢驗工件，剩下來沒解決的問題就是如何把它加工出來了，而工藝就是這樣的一門課程。
一學期下來，我收獲頗多，真實體會了一下零件加工全過程。
從選擇毛柸到制定工藝路線，再到專用夾具的設計，需要查詢很多書和手冊，有關于材料的，關于互換性的，關于各種零件的，關于機床和刀具的，還要考慮零件的力學性能等，深刻體會到了工藝是一門復合性的學科，其中包含了很多方面的知識。在這個過程中，我收獲了許多。
1. 提升了分析、解決問題的能力。在開始構思的時候以為這種方案沒問題了，可到真正把它畫在圖紙上的時候才會發(fā)現(xiàn)有問題，這時候你就得想怎么辦，怎么改進才能在保證要求的前提下盡可能弄得好一些。在這樣的一邊做一邊改中收獲了幾許經驗，鍛煉了解決問題的能力。
2. 對理論知識起到了加深鞏固的作用。在設計的過程中我們翻閱了許多書籍，對材料如何選擇，工藝路線如何制定及常用的定位夾緊方案和元件等都有了個了解，對于課堂內容有了更加深刻的認識。
3. 熟練掌握常用工程繪圖軟件的使用。AutoCAD是我們最常接觸的一款繪制工程圖的軟件，也是一款比較傳統(tǒng)的繪圖方式。如今市面上三維繪圖軟件眾多，繪制三維圖時比較直觀，而且智能性比AutoCAD要高，常見的如CATIA，UG，Pro/E，Solidworks等等都可以先繪制三維圖后生成工程圖，但往往需要自己再改動。 現(xiàn)在三維繪圖軟件正逐漸成為工程制圖的主流
通過此次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，也認識到了機械的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。
畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，它既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是對我所學知識理論的檢驗和總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力，是我在校期間向學校所交的最后一份綜合性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做畢業(yè)設計是老師對學生所做的最后一次執(zhí)手訓練。
畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的感覺很茫然。自己要學習的東西還很多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。
總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值。有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真正學會了。
在此要感謝我們的指導老師穆璽清老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。
4.
七、參考文獻
[1] 《機械制造工藝學課程設計指導書》 陳蔚芳、梁睿君主編 南京航天航空大學
[2] 《機械制造工藝學課程設計指導書》陳蔚芳，梁睿君，葉文華，繆薇
[3] 《機械制造工藝與裝配》 葉文華、陳蔚芳、馬萬太主編 南京航天航空大學
[4] 《機械精度設計與檢測基礎》 劉品、李哲主編 哈爾濱工業(yè)大學出版社
[5] 《機床夾具設計手冊》 東北重型機械學院等編 上?？萍技夹g出版社
[6] 《機械加工工藝手冊》 孟少農主編 機械工業(yè)出版社