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開題報告
箱體加工工藝及典型工序夾具設(shè)計
1 課題研究的目的和意義
箱體主要零件加工工藝及夾具設(shè)計是本人在基本完成大學的學習任務(wù)后完成的一次由理論轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)的一個過程，將我在大學期間學習到的東西全部整合到一起運用到實踐當中去，使本人對自己所學的專業(yè)知識，專業(yè)技能，和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學習與了解，為我以后的工作打下基礎(chǔ)。機械加工工藝主要是實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度，加工操作，生產(chǎn)安全，技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)。然而夾具在制造系統(tǒng)中也是一個非常重要的組成部分，好的夾具可以提高勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本，還可以擴大機床的使用范圍，而這個箱體主要零件的精度，材料的好壞，加工的工藝將直接影響到發(fā)動機的使用效率和壽命，所以本次設(shè)計要實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量還要在保證產(chǎn)品加工精度的同時提高生產(chǎn)率，節(jié)約成本。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1國外研究現(xiàn)狀
工業(yè)設(shè)計是人類社會發(fā)展和科學技術(shù)進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的“工藝美術(shù)運動”，到德國的包豪斯設(shè)計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設(shè)計已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體系。
1980 年國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會理事會（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓練，技術(shù)知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預(yù)示材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu) 造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設(shè)計師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個方面進行工作，而且 需要工業(yè)設(shè)計師對包裝、宣傳、展示，市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術(shù)知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業(yè)設(shè)計的范疇”。
材料、結(jié)構(gòu)、 工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能” 作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
任 何設(shè)計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術(shù)水平。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來 新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
改革開放以來，隨著中國與世界的接軌，中國不斷的引進了西方先進的加工技術(shù)，而且隨著世界科技的飛速發(fā)展，數(shù)控機床，加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)等一系列高端設(shè)備得以廣泛的運用，使得我國的加工精度和加工方法也發(fā)生了革命性的改變。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，產(chǎn)品需求的多樣化，是制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，特別像箱體主要零件這種不規(guī)則零件就出現(xiàn)了重大問題，現(xiàn)階段箱體主要零件零件加工還打不到自動化加工，它的工藝好需要人工畫線的方法來保證，而零件的裝夾也是通過人工來完成的，所以現(xiàn)階段我國對箱體主要零件這種不規(guī)則零件的加工的效率還是比較低的階段。夾具方面人們也從過去傳統(tǒng)的夾具的裝夾，定位，刀具的引導定位為夾具的裝夾和定位，隨著數(shù)字化加工設(shè)備的擴大化，已經(jīng)將夾具的引導刀具功能完全替代，給今后的夾具的快速裝夾與定位提出了更高的要求。
近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領(lǐng)域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術(shù)進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應(yīng)用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面 質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應(yīng)用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工 的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式 加工工藝，它在占電火花成形機床總數(shù)95%以上的非數(shù)控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應(yīng)用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統(tǒng)問世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成復雜電極的三維型面數(shù)據(jù)。隨著模糊 數(shù)學、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，人們開始嘗試利用這一技術(shù) 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經(jīng)濟性等實驗?zāi)Ｐ?，并得到了初?的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎(chǔ)。
同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，夾具的設(shè)計過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實際，（對工件的圖紙，工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），精心調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計方案。
我們都知道減少停工檢修期是提高生產(chǎn)力、使生產(chǎn)能力利用系數(shù)最大化的一項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復精度也是改進效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。譬如柔性加工中心的產(chǎn)生就是為了減少產(chǎn)品循環(huán)周期。
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額
使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間。有關(guān)統(tǒng)計資料表明液壓夾緊相比機械夾緊節(jié)省90%~95%的時間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本。
當加工一長型鋁合金零件時，刀具通過時旋轉(zhuǎn)油缸可快速讓開，刀具通過后可快速復位。液壓夾具系統(tǒng)的第二項重要特點是可實現(xiàn)非常高的定位精度。關(guān)鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質(zhì)量一致性。由于變形造成的廢品率將會微乎其微。
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展
3 設(shè)計思路
通過網(wǎng)絡(luò)、期刊、教材、廠家資料及國內(nèi)外相關(guān)文獻查閱。根據(jù)要求完成對箱體主要零件加工工藝和夾具設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計。完成設(shè)計圖紙的繪制并進行相關(guān)校核工作，完成設(shè)計說明書的編寫。
、箱體主要零件加工工藝
1、 制訂箱體主要零件加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設(shè)計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其箱體主要零件零件的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的技術(shù)要求，對箱體主要零件零件的每一個細節(jié)，都應(yīng)仔細的分析，如箱體主要零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意箱體主要零件零件各孔系自身精度（同箱體主要零件度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（箱體主要零件線之間的平行度、垂直度以及箱體主要零件線與平面之間的平行度、垂直度等要求），箱體主要零件零件的尺寸是整個零件加工的關(guān)鍵，必須弄清箱體主要零件零件的每一個尺寸。繪制零件圖是一個重點，同時因為箱體主要零件零件比較復雜,所以也是一個難點。我們采用autoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加我們對零件的了解認識，另一方面增加我們對autoCAD軟件的熟悉。
工序的劃分
確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。
2、夾具設(shè)計可能遇到的問題：
工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。
工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關(guān)，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。
夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形?？刹捎枚帱c夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當?shù)妮o助支撐。夾具的設(shè)計必須要保證夾具的定位準確和機構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結(jié)合一些夾具的具體設(shè)計事例,查閱相關(guān)的夾具設(shè)計資料,聯(lián)系在工廠看到的一些箱體主要零件零件加工的夾具來解決這些問題.
上述即為遇到困難的解決措施
3、 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析
根據(jù)不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑），本課題包括兩方面內(nèi)容：
箱體主要零件加工工藝的設(shè)計和夾具設(shè)計
制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析
毛坯的選擇：
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應(yīng)了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。
毛坯的種類和其質(zhì)量對機械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系。同時對提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。擬訂工藝路線：
表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結(jié)合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。
計算切削用量、加工余量及工時定額：
查閱《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產(chǎn)不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產(chǎn)的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工質(zhì)量以保證最終加工質(zhì)量。工時定額一般按各工廠的實際經(jīng)驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，工時定額應(yīng)進行相應(yīng)的修改。
對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術(shù)性能指標，質(zhì)量不能保證，根本談不上數(shù)量；質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)該不斷地最大限度地提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質(zhì)量，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟性。
因此，箱體主要零件的工藝規(guī)程研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)濟合理及可行的最優(yōu)方案。
夾具設(shè)計的研究途徑和可行性分析
箱體主要零件、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。
夾具設(shè)計最關(guān)鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。
除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。
課題研究的主要方法：
（1） 搜集資料，了解并掌握箱體主要零件加工工藝結(jié)構(gòu)和工作原理。
（2） 確定設(shè)計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設(shè)計內(nèi)容及計算。
（3） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件AutoCAD，確定設(shè)計方法及設(shè)計要點。按要求完成完整的設(shè)計計劃及預(yù)期達到的結(jié)果，進行相關(guān)設(shè)計及計算。
（4） 對所設(shè)計夾具設(shè)計相關(guān)校核，準備相關(guān)資料。
（5） 對設(shè)計說明書初稿進行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙并進行修改。
研究過程中的主要問題和解決的方法：
4 工作進度與安排
2.15—3.15 理解和消化課題內(nèi)容，完成課題的調(diào)研、開題報告、翻譯、文獻綜的撰寫等；
3.16—4.01 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計與優(yōu)化方案；
4.02—4.15 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計與優(yōu)化參數(shù)計算；
4.16—4.20 完成箱體主要零件的工藝工裝設(shè)計與優(yōu)化各元件設(shè)計；
4.21—5.15 箱體主要零件的工藝工裝裝配圖和主要零件圖設(shè)計；
5.16—5.31 完成論文的撰寫和答辯準備工作。
參考文獻
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畢業(yè)論文（設(shè)計）
文獻綜述
論文題目 箱體加工工藝及典型工序夾具設(shè)計
（英 文）The processing technology and the typical process of fixture design
學 院
專 業(yè)
姓 名 xxxxxxxx
學 號 xxxxxxxxxxxxx
指導教師
2014年3月20日
文獻綜述
1、 前言
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關(guān)工生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律性文件。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。而機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義。
機械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。
2、 發(fā)展歷史
從1949年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不理想。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工緊。人們越來越認識到中不可缺少的工藝裝備。
3、 發(fā)展現(xiàn)狀
長期以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗進行的。如果由幾位工藝員各自編制同一個零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。這是因為工藝設(shè)計涉及的因素多，因果關(guān)系錯綜復雜。CAPP將是機械加工工藝的發(fā)展趨勢，它不僅提高了工藝設(shè)計的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣重復的工作中擺脫出來，集中精力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問題。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，隨著以計算機技術(shù)為主導的現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，以“時間驅(qū)動”為特征的市場競爭、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快、商品需求的多樣化、用戶素質(zhì)的提高等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問題，在現(xiàn)階段像后鋼板彈簧吊耳類的加工還沒達到現(xiàn)代自動化的水平。在現(xiàn)代的中小批量生產(chǎn)中，它的加工工藝還需人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此我國對后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于效率低、成本高的階段。
機床夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；
4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；
5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；
6）提高機床夾具的標準化程度。
4、發(fā)展趨勢
隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。
（1）特種加工 它是指一些物理的、化學的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達分子級加工單位或原子級加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復合加工有較大的發(fā)展前途。
（2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個三維實體分解為若干二維實體制造出來，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實體。
（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細加工和超微細加工技術(shù)、微型機械和納米技術(shù)等方面。當前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細加工為手段的微型機械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時期精密工程的方向。
（4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、超高速切削、強力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機床改造成數(shù)控機床等，對機械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。
5、設(shè)計面臨的問題
在設(shè)計中，需要對零件加工工藝方案和夾具進行設(shè)計，在確定加工工藝方案時，可能會出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達到的精度。在進行夾具設(shè)計時，可能因定位基準選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機構(gòu)時由于機構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。所以在設(shè)計過程中應(yīng)制訂多套方案，以供比較選擇最優(yōu)，同時還要多請教指導老師和同學，并多查閱相關(guān)的書籍來盡可能好的完成設(shè)計。
6、總結(jié)
在機械制造中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等，使用著大量的夾具。利用夾具，可以提高勞動生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品，可以擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備。夾具設(shè)計的基礎(chǔ)理論一個好的機床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設(shè)計的夾具首先應(yīng)滿足以下兩項要求：第一，在未受外力作用時，加工件對刀具和機床應(yīng)保持正確的位置，即加工件應(yīng)有正確的定位。第二，在加工過程中，作用于加工件上的各種外力，不應(yīng)當破壞加工件原有的正確定位，即對加工件應(yīng)有正確的夾緊。
綜上，機械加工藝及夾具隨著科技的發(fā)展都使計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、控制論及系統(tǒng)工程與制造技術(shù)的結(jié)合為制造系統(tǒng)，形成現(xiàn)代制造工程學。而物料流、能量流、信息流是組成制造系統(tǒng)的三個基本要素?，F(xiàn)代加工都為集成化的系統(tǒng)加工，這雖減輕了工人的勞動強度，但同時對工人的知識水平要求較高。這需要我們?nèi)轿坏恼J知現(xiàn)代科技知識。因此，在以后的學習中需要我們?nèi)轿坏膶W習其各個相關(guān)領(lǐng)域的知識，不能只注重一點，為將來的人才戰(zhàn)略提出了新的要求。
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I XX 學院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目：箱體加工工藝及典型工序夾具設(shè)計 系 別 ： 專 業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名 ： 學 號： 起 迄 日 期 : 設(shè) 計 (論 文 )地 點 : 指 導 教 師 : 專 業(yè) 教 研 室 負 責 人 : 日期: 2014 年 月 日 II 摘 要 本文是在箱體的圖樣分析后進行箱體的機械加工工藝路線的設(shè)計，同時按照其 中的加工工序的要求設(shè)計夾具。 箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高， 零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔 與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底面作 為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所 需要的各種工藝參數(shù)。 在零件的夾具設(shè)計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。 確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞:箱體；加工工藝；工序；專用夾具 III Abstract This is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture. The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters. In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture. Key words: Headstock; processing; process; special fixtures 1 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................................................................II ABSTRACT..............................................................................................................................................................III 目 錄....................................................................................................................................................................1 1 緒論....................................................................................................................................................................3 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ........................................................................................................................3 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ....................................................................................................................................4 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 ................................................................................................................................5 2 箱體的圖樣分析................................................................................................................................................5 2.1 箱體的作用 ................................................................................................................................................5 2.2 箱體的圖樣分析 ........................................................................................................................................6 2.3 工藝分析 ....................................................................................................................................................7 3 工藝規(guī)程設(shè)計....................................................................................................................................................8 3.1 確定毛坯的制造形式 ................................................................................................................................8 3.2 定位基準的選擇 ........................................................................................................................................9 3.2.1 粗基準的選擇 .............................................................................................................................9 3.2.2 精基準的選擇 ...........................................................................................................................10 3.3 擬定工藝路線 ..........................................................................................................................................11 3.3.1 劃分加工階段 ...........................................................................................................................11 3.3.2 安排加工順序 ...........................................................................................................................12 3.3.3 擬定加工工藝路線 ...................................................................................................................13 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ......................................................................................15 3.5 切削用量及工時定額的確定 ..................................................................................................................15 4 箱體鏜孔夾具設(shè)計..........................................................................................................................................26 4.1 研究原始質(zhì)料 ..........................................................................................................................................26 4.2 定位、夾緊方案的選擇 ..........................................................................................................................26 5.3 切削力及夾緊力的計算...........................................................................................................................27 4.4 誤差分析與計算 ......................................................................................................................................29 4.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..................................................................................................................30 5 結(jié)論與展望......................................................................................................................................................30 5.1 結(jié)論...........................................................................................................................................................30 5.2 不足之處及未來展望...............................................................................................................................31 2 致 謝....................................................................................................................................................................31 參考文獻..............................................................................................................................................................32 3 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 工裝工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對 所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。機床夾具已成為機 械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。 機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯的供應(yīng)， 進行機床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動力，以及進行 生產(chǎn)成本核算等。 機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn)產(chǎn)品 的進度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利，實現(xiàn)優(yōu) 質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝 過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機械加工工 藝過程卡片指導生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序 詳細制定的，用于直接指導工人進行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要 零件。 在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質(zhì)性問題，一直是從事于 機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件 高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟，這是行業(yè)人急需要解決的。 隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術(shù)逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用 這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員 不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設(shè)計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向 發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準 化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關(guān),產(chǎn)品一有變化就 需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內(nèi)外也正 在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組 4 合化等當代先進設(shè)計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以 是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向單位 。 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助 工具” 。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內(nèi)。按照機床夾具的應(yīng)用范圍,一般 可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學習深 度的一個檢驗。在這次設(shè)計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通 過畢業(yè)設(shè)計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個良好的基礎(chǔ)。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備，是 制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設(shè)備和工具外的為配合生產(chǎn)設(shè)備 和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產(chǎn)品特點的。機械加工過程中用來 固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面也有 用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設(shè)計工裝夾具要緊扣 產(chǎn)品，因為工裝夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時無干涉現(xiàn)象、定位準確、操 作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合 上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段， 夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人 們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾 具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加 工中不可缺少的工藝裝備。 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。 要想達到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣 性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設(shè)計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算， 為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、 5 正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動 強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構(gòu)的行程進行設(shè)計，以期以最短的夾緊 行程，達到最佳的夾緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對箱體的基本結(jié)構(gòu)及作 用有個大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設(shè)計與理論 等相關(guān)知識充分掌握后，分析箱體的加工工藝，確定箱體各加工表面的加工方法，進而形 成箱體的機械加工工藝路線。并能根據(jù)箱體的加工工序要求，分析箱體的定位方式、金屬 切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機械機構(gòu)設(shè)計的相 關(guān)理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個箱體的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定 位方案合理，來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計算 問題，綜合所學的機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設(shè) 計出一套適合于實際的箱體加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的 優(yōu)化設(shè)計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾 具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度比也應(yīng)恰當，一般有 H/B11.25，以降 低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。 2 箱體的圖樣分析 2.1 箱體的作用 箱體,如圖 2.1 及圖 2.2 所示，其主要作用是：箱體類零件是機器或部件的基礎(chǔ)零件， 箱體是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種方向的 移動，同時箱體分出部分動力將運動傳給軸。同時它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有 關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地 傳遞運動或動力。因而箱體是主傳動系中的關(guān)鍵零件。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響 機器或部件的精度、性能和壽命。 6 圖 2.1 箱體 2.2 箱體的圖樣分析 在編制箱體機械加工工藝規(guī)程之前，首先應(yīng)研究箱體的工作圖樣和產(chǎn)品裝備圖樣，熟 悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該箱體在產(chǎn)品中的位置和作用；了解并研究各項 技術(shù)條件制定的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當 的措施加以保證。 箱體的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱 體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： 1）該零件為機床箱體，主要加工部位為平面和孔系，其結(jié)構(gòu)復雜，精度要求又高，加 工時應(yīng)注意選擇定位基準及夾緊力。 2）材料 HT200。 3）鑄件人工時效處理。 7 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個： 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等 的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制定出合理的工藝規(guī)程。 鑄件必須進行時效處理，以消除應(yīng)力。有條件時應(yīng)在露天存放一年以上再加工。 為了保證加工精度應(yīng)使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準，集中在 D 面和 W 面 上。 鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加 工精度。對直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工其他孔的 方法。 為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。 孔的尺寸精度檢驗，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進行測量。軸內(nèi)孔之間距離的測 量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。 同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。 各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應(yīng)通過檢驗心 軸進行測量。 箱體作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置精度，因此，加工此箱體 的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置精度。在此箱體的加工中保證各孔正確位置是靠 T68 坐標鏜床手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量，單件小批量生產(chǎn)也可采用 組合夾具、專用鏜模進行加工，批量較大時，應(yīng)采用專用鏜模進行加工。 根據(jù)箱體零件圖可知，其主要加工面是進行導軌面的加工、表面加工、孔加工、鉆孔、 攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)，設(shè)計加工零件所需要的專用夾具是 為了提高勞動效率、降低成本。 8 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，而且也與零件的 機械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。 毛坯選擇時，應(yīng)全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機械性能要求； 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。 長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸 震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是 HT200400，當載荷較大時，采用 HT300540 高強鑄鐵。 9 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄 件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的 方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄焊、鑄煅焊、煅焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用 小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗 加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。 毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進行人工實效處理， 對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工 面要求更高。重要的箱體毛坯還應(yīng)該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。 該零件為箱體類，且外型尺寸較大，材料為 HT200，零件的形狀較復雜，因此不能用 鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖 3.1 箱體毛坯圖所示。采用小批量造型生產(chǎn)。 根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻機械制造工藝簡明手冊確定各表面加工 余量。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱 體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應(yīng)安排時效或退火工序。 該箱體的材料是 HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復雜，所以毛坯采用鑄件。為了提 高箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 3.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準選擇正確、合理，可以 保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，使生產(chǎn)無法進 行。 箱體定位基準的選擇，直接關(guān)系到箱體上各個平面與平面之間、孔與平面之間、孔與 孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先要遵守“基準統(tǒng)一” 和“基準重合”的原則，同時必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等 因素。 該箱體的結(jié)構(gòu)復雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表 面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和 切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。 10 3.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求， 并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應(yīng)考慮下列原則： 重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準。 不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準。 余量最小原則 如果零件上每個表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免 該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 使用一次原則 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產(chǎn) 生較大的誤差。 平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實現(xiàn)以主軸孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn) 時，由于毛坯精度高，可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生 產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準，往往 會造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進行第一道 的工序加工，即以主軸孔及中心線為粗基準對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾 正后孔的余量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均勻。 該箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時，由于毛坯精度低，所以以劃線找正 法安裝。劃線時先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準找出其他需加工平面的位置。加 工該箱體時，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為粗基準。 3.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下原則： 1) 基準重合原則 即選用設(shè)計基準作為定位基準，以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重 11 合誤差。 2) 基準統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。 3) 自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自 為基準原則。 4) 互為基準原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計簡單、操作方便。 為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度， 箱體類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。小批生產(chǎn)時一般采 用基準重合原則，即以裝配基準作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體 上各表面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時常采用基準統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免 由于基準變換而帶來的累積誤差。 該零件以三面定位，箱體上的裝配基準為平面，而它們又是箱體上其他要素的設(shè)計基 準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高箱體各 主要表面的相互位置精度。有零件圖可知：D 面、 W 面為精基準。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時，零件在進行加工時都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì)不同，可 劃分如下幾個階段： 粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形狀和 尺寸接近與成品，所能達到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度并留有一定的 加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工做好準備。 精加工階段 12 切除少量加工余量，保證各主要表面達到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比較高。 所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 光整加工階段 此階段主要針對要進一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級以上）的表面。一般不 用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該箱體的加工劃分為 3 個階段：粗加工階段 （粗銑各個平面、孔端面及各主軸孔粗鏜） 、半精加工階段（半精鏜各主軸孔，完成各次 要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復雜工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這些工 序安排在一個合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導性的原則，先述如下。 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進行，目的是逐步 提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計基準面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先加工， 而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工之前進行 加工。 3）先面后孔原則 對于箱體類、支架類、機體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠， 故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠的平面作為定位基 準面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。 4）先基準后其他 作為精基準的表面要首先加工出來。 該箱體的加工和裝配大多以平面為基準，按照加工順序安排的原則，采用先面后孔的 加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基準，有利于提 高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表面切除，可減少鉆孔時鉆頭引偏和刀具 13 崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對刀和調(diào)整也較為方便。加工孔系時應(yīng)遵循先主后次的原則，即先加 工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點：應(yīng)當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能 得到合理的保證。還要考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出箱體的加工藝路線。 初擬箱體加工工藝路線方案一如表 3-1 所示。 表 3-1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 10 鑄造 20 時效 30 涂底漆 40 粗銑前端面 50 精銑前端面 60 粗銑后端面 70 精銑后端面 80 銑削頂部面 90 銑削頂部面 100 粗鏜前端面 200、250 孔系 110 精鏜前端面 200、250 孔系 120 粗鏜后端面 90、78、100、88、200 孔系 130 精鏜后端面 100、90 孔系 140 鉆孔攻絲前端面 5-M12、4-M16 螺紋孔 150 鉆孔攻絲頂部端面 10-M12 螺紋孔 160 鉆 K 向端面 20 孔 170 鉆孔攻絲底部端面 G3/6 180 去毛刺 14 190 檢查 表 3-1 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 10 鑄造 20 時效 30 涂底漆 40 粗銑前端面 50 精銑前端面 60 粗銑后端面 70 精銑后端面 80 銑削頂部面 90 銑削頂部面 100 鉆孔攻絲前端面 5-M12、4-M16 螺紋孔 110 鉆孔攻絲頂部端面 10-M12 螺紋孔 120 鉆 K 向端面 20 孔 130 粗鏜前端面 200、250 孔系 140 精鏜前端面 200、250 孔系 150 粗鏜后端面 90、78、100、88、200 孔系 160 精鏜后端面 100、90 孔系 170 鉆孔攻絲底部端面 G3/6 180 去毛刺 190 檢查 方案一在鏜孔時，把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，滿足了粗精分開的原則，可 以有效避免因粗精不分給工件帶來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工 精度。而且四個是孔同時進行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還 有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動強度。 考慮到機械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、半精 鏜、精鏜分開進行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸孔加工順 15 序按照粗加工、半精加工、精加工進行，可以逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量， 可以逐漸提高各個軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度和各自的尺寸精度， 保證箱體零件的技術(shù)要求，確定其為此零件的加工工藝路線。 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 箱體體的材料是 HT200，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復雜，所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛 坯尺寸如下： 頂面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得頂面 B 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1 =5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm 兩側(cè)面根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得兩側(cè)面 A、C 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm 前后端面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 表 2.2-4 鑄件機械加工余量，可得平面 D、W 長度方向的單邊加工余量如下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z 2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm 16 3.5 切削用量及工時定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進行工藝計算，還請諒解。 工序 30 粗銑前端面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K 立式銑床。 查機械加工工藝師手冊表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) ，15YTmD08Z 此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2 每齒進給量 ：根據(jù)機械加工工藝師手冊 表 2.4-75，取 。f Zmaf/10. 取銑削速度 ：參照機械加工工藝師手冊表 30-34，取 。V sv2 由式 3-1 得機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1014.36210dV 按照機械加工工藝師手冊表 3.1-74 可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr 實際銑削速度 ：v smn/73.1601.0 進給量 ： 。 fZaff 4/38. 工作臺每分進給量 ： 。 m in/28.svf 銑削寬度 ：根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表 2.4-81，取 。 ma60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長度 ：1 (3.2)210.5()(13lDa2.60)1m 17 根據(jù)機械加工工藝師手冊： =249/(37.53)=2.21min。1t 根據(jù)機械加工工藝師手冊表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.0ft 根據(jù)機械加工工藝師手冊切削工時： =249/(37.53)=2.21min。2t 根據(jù)機械加工工藝師手冊表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。.2ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： 2121fftt min42.510.. 工序 40 精銑前端面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K 立式銑床。 查機械加工工藝師手冊表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ， ，齒數(shù) 12，此為細齒15YTmD0 銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1 每齒進給量 ：根據(jù)機械加工工藝師手冊表 3031，取 。f Zmaf/08. 銑削速度 ：參照機械加工工藝師手冊表 3031，取 。v sv32 機床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.1）有：n100.3261/in14Vrd 按照機械加工工藝師手冊表 3.1-74 可以查得機床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr 實際銑削速度 ：v smn/4.06175.30 進給量 ，由式（2.3）有： 。fV sZnavff /25.612. 工作臺每分進給量 ： 。mf in/35/2.sf 18 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l ml210 刀具切入長度 ：精銑時 。1Dl1 刀具切出長度 ：取 。2l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)機械加工工藝師手冊： =249/(37.53)=2.21min。1t 根據(jù)機械加工工藝師手冊表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.0ft 根據(jù)機械加工工藝師手冊切削工時： =249/(37.53)=2.21min。2t 根據(jù)機械加工工藝師手冊表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。.2ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： 2121fftt min42.510.. 工序 60 粗銑后端面切削用量及基本時間的確定 本工序為粗銑。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；機床為 X6120 型萬能升降臺銑 床，工件裝在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-63，可選 銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1）確定背吃刀量 ap： m5. 2）確定進給量 f： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-15，可查得 =0.200.29mm/z。選擇zf =0.20mm/z，故 zf rmZfz /.160. 3）確定切削速度 v： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-25，可選擇 =50m/min。cv in/41.850910rdvnwcs 19 按 X6120 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：min/10rnw in/08.692dv 工作臺每分鐘進給量為： i/1220.Mz mnfw 按 X6120 機床工作臺進給量表，選擇 =130mm/min。Mzf 則實際每齒進給量為： zznfw/2.0163 工額定時的計算 ：jT min85.213048521 iflMzj 式中： =485mm， 取 l1=86mm，l 取 ， ， 。m532l42 in/fmz 2 工序 70 精銑后兩端面切削用量及基本時間的確定 本工序為精銑。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；機床為 X6120 型萬能升降臺銑 床，工件裝在專用夾具中。 刀具：YG8 硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-63，可選 銑刀直徑 =220mm,齒數(shù) Z=6。wd 1、確定背吃刀量 ：pa m5.2 2、確定進給量 f： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-15，可查得 f=0.40.6mm/z。選擇 f=0.52mm/z，故 rmzf/087.65. 3、確定切削速度 v： 100.53,..5lccd 20 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.4-25，可選擇 。min/68vc in/4.980610rdvnwcs 按 X6120 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：min/r in/08.69102vw 工作臺每分鐘進給量為： i/54.Mz mnfw 按 X6120 機床工作臺進給量表，選擇 。in/60fmz 則實際每齒進給量為： zznfwM/1.06 工額定時的計算 ：jT min17.926048521 iflMzj 式中： =485mm， 取 =86mm，l dccdl 05.3.,5.001 1l 取 ，m3242 。2in/54mfz 工序 110 精鏜 90、78、100、88、200 階梯孔切削用量及基本時間的確定 本工序為粗鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；機床為 T617A 型臥式鏜床，工 件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 確定背吃刀量 ：pa )(5.128單 邊 余 量bp Zm 確定進給量 f： 21 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.31.0mm/r。 按 T617A 機床進給量，選擇 f=0.74mm/r。 確定切削速度 v： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 =4080m/min,選擇cv 。min/65vc min/01.85610min/10rrdvnws 按 T617A 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：i/2 in/2.710nvw 工額定時的計算 ：jT min39.01274.0521ifnlwj 式中： ， =3mm， =5mm，ml501l2l =0.74mm/r， ， =1。f i/0r 工序 120 粗鏜后端面 100、90 孔系切削用量及基本時間的確定 本工序為粗鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；機床為 T617A 型臥式鏜床，工 件裝在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa mp9.0218. 2、確定進給量 f： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.20.8mm/r。 按 T617A 機床進給量，選擇 f=0.52mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 =60100m/min,選擇cv 22 =85m/min。cv min/41.298510rdvnwcs 按 T617A 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 =250r/min，所以實際切削速度 v： in/63.92105nvw 4、工額定時的計算 ：jT min45.0125.021ifnlwj 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.74mm/r， =250r/min， =1。 f i 工序 130 精鏜后端面 100、90 孔系切削用量及基本時間的確定 本工序為精鏜。已知加工材料為 HT200 鑄鐵，鑄件；機床為 T617A 型臥式鏜床，工件裝 在組合夾具中。 刀具：硬質(zhì)合金金剛鏜鏜刀。 1、確定背吃刀量 ：pa mp1.02891 2、確定進給量 f： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 f=0.150.50mm/r。 按 T617A 機床進給量，選擇 f=0.37mm/r。 3、確定切削速度 v： 根據(jù)機械加工工藝師手冊第 2 版，表 3.3-14，可查得 =5080m/min,選擇cv =70m/min。cv min/09.186.701rdvnwcs 23 按 T617A 機床的轉(zhuǎn)速，選擇 ，所以實際切削速度 v：min/250rnw in/23.7518.9dv 4、工額定時的計算 ：jT min78.0237.021ifnlwj 式中： =50mm， =3mm， =5mm，l1l2l =0.37mm/r， =200r/min， =1。f i 粗鏜 78 的孔 機床：臥式鏜床 。618T 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 。5YT 切削深度 ： ，毛坯孔徑 。pa2.0m07dm 進給量 ：根據(jù) 機械加工工藝師手冊表 2.4-66，刀桿伸出長度取 ，切削深f m20 度為 =2.0mm。因此確定進給量 。F .2/fr 切削速度 ：參照機械加工工藝師手冊表 2.4-9 取V 1.9/5/inVs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，101548.32/min3.7Vrd 按照機械加工工藝師手冊表 3.1-41 取 。60 實際切削速度 ：