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本科畢業(yè)設(shè)計論文
題 目 套筒工藝及銑床夾具設(shè)計
專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名 劉雨婷
指導(dǎo)教師 閆光明
畢業(yè)時間 2014年6月
畢業(yè)任務(wù)書
一、 題目
套筒工藝及銑床夾具設(shè)計
二、指導(dǎo)思想和目的要求
機械加工工藝與夾具設(shè)計是全面地綜合運用有關(guān)專業(yè)課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的一次重要實踐。通過該畢業(yè)設(shè)計，綜合所學(xué)專業(yè)知識，熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確的解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設(shè)計的能力，同時培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，加深理論知識的理解，強化生產(chǎn)實習(xí)中的感性認識。設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，能培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，并學(xué)會使用手冊，查詢相關(guān)相關(guān)資料等，提高分析和解決工程實際問題的獨立工作能力，能鞏固，加深和擴展有關(guān)呢機械加工工藝與夾具方面的知識，為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)。
三、主要技術(shù)指標
1. 機械中英文材料
2. 套筒的CAD制圖
3. 套筒的加工工藝過程綜合卡
4. 銑床夾具設(shè)計圖
5. 設(shè)計畢業(yè)論文
四、進度和要求
第一階段：第八學(xué)期第1，2周，完成零件CAD制圖， 撰寫開題報告
第二階段：第八學(xué)期第3，4周，修改并完成文獻綜訴與譯文，；
第三階段：第八學(xué)期第5，6周，分析套筒工藝設(shè)計的初步思想；
第四階段：第八學(xué)期第7，8周，研讀工藝規(guī)程設(shè)計資料，制定零件加工工藝規(guī)程；
第五階段：第八學(xué)期第9，10周，銑床夾具設(shè)計與計算，繪制制定零件圖；
第六階段：第八學(xué)期第11，12周，完善銑床夾具設(shè)計，畫出夾具裝配圖。
第七階段：第八學(xué)期第13，14周，擬定畢業(yè)設(shè)計論文框架，整理和撰寫設(shè)計論文，形成終稿，送審，修改，并裝訂。
五、主要參考書及參考資料
[1] 閆光明，侯忠濱，張云鵬。現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)[M]西安：西北工業(yè)
大學(xué)出版社，2007.
[2] 狄瑞坤，潘曉弘，樊曉燕。機械制造工程[M]杭州：浙江大學(xué)出版社。2001.
[3] 薛源順，機床夾具設(shè)計[M]北京：機械工業(yè)出版社，2000
[4] 許建新，孔憲光，張振明，CAPP技術(shù)綜述[J]CAD/CAM與制造業(yè)信息化。2002.
[5] 蔡瑾，段國林，李翠玉，李德紅，夾具設(shè)計技術(shù)發(fā)展綜訴[J]河北工業(yè)大學(xué)報，
2002.
[6] 魏米，吳大春，機械加工工藝路線的擬定[J]，民營科技，2008.
學(xué)生 指導(dǎo)教師 系主任
西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
摘 要
工藝學(xué)是研究機械加工工藝技術(shù)和夾具設(shè)計為主的技術(shù)學(xué)科,具有很強的實踐性,要求學(xué)習(xí)過程中應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐,同時它又具有很強的綜合性。本次畢業(yè)設(shè)計研究的課題是套筒零件加工工藝編制及銑床夾具設(shè)計，主要內(nèi)容如下：首先，對零件進行分析，根據(jù)零件圖提出的具體加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸。第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制定工藝路線方案，第三步，根據(jù)已經(jīng)確定的工藝路線，選擇加工設(shè)備及工藝裝備，再確定每一工步的切削用量。在機械設(shè)計制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，通稱為夾具。本次夾具設(shè)計則是設(shè)計銑套筒圓弧R10mm 的夾具。設(shè)計夾具先對原始資料進行分析，明確設(shè)計的要求和意圖，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案和夾具體的一般結(jié)構(gòu)。為保證設(shè)計的可靠性，還要對夾具的夾緊力和精度進行了分析。同時使設(shè)計基準與定位基準相重合，保證了槽側(cè)面的加工精度與位置公差。然后確定夾具結(jié)構(gòu)方案，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。最后，把整個設(shè)計過程整理為設(shè)計說明書和圖紙，至此整個設(shè)計基本完成。
關(guān)鍵詞：套筒，加工工藝，銑床夾具
I
ABSTRACT
Technology is the technology research of mechanical processing technology and fixture design, has a strong practice, requirements should be closely combined with the production practice in the learning process, and it also has the very strong comprehensive. The graduation design topic is the preparation technology of the sleeve parts processing and milling fixture design, the main contents are as follows: firstly, the analysis of parts, according to the specific part drawing processing requirements, determine the manufacture of blank shape and size. The second step, the selection of base, determine the processing of crude and refined baseline benchmark. According to the chosen benchmark, creating process flow scheme, the third step, according to process routes have been identified, select the processing equipment and process equipment, then determine the amount of cutting each work step. In the process of mechanical design and manufacturing industries in a wide variety of applications, for processing a fixed object, so that possession of the correct position, to receive a construction techniques and equipment, known as the fixture. The jig design is the fixture design of arc milling sleeve R10mm. Fixture design first carries on the analysis to the original data, make clear of the design requirements and intentions, and then put forward specific positioning, clamping, clamping tool setting scheme and general structure of concrete. In order to ensure the design reliability, but also on the clamping force and precision was analyzed. At the same time the design standard and the locating datum coincide, ensure the machining precision and position tolerance groove side. Then determine the structure scheme of fixture, calculation and positioning error analysis and began cutting force, clamping force. Finally, the whole design process for the design specifications and drawings, thus the whole design is basically completed.
Keywords: sleeve, machining, milling fixture
I
-1-
目錄
第一章 緒論 1
第二章 套筒零件圖分析 3
2.1 套筒零件圖的分析 3
2.1.1 套筒結(jié)構(gòu)特點 3
2.1.2 套筒作用 4
2.1.3 套筒工藝分析 4
第三章 套筒工藝過程分析 7
3.1確定毛坯 7
3.1.1 毛坯選擇 7
3.1.2 繪制毛坯圖 8
3.2擬定工藝路線 8
3.2.1 各表面加工方法 8
3.2.2 定位基準的選擇 19
3.2.3 加工階段的劃分 20
3.2.4 工序集中與分散 21
3.2.5 熱處理工序安排 22
3.2.6 輔助工序的安排 22
3.2.7 重要工序的分析 22
3.3 加工余量的確定 23
3.4 尺寸鏈計算 24
第四章 銑床夾具設(shè)計 26
4.1 定位裝置的設(shè)計 26
4.2夾緊裝置的設(shè)計 26
4.3繪制夾具總圖 26
III
4.4夾具操作簡述 27
4.5夾具精度校核 27
第五章 結(jié)論 29
參考文獻 30
致 謝 31
畢業(yè)小結(jié) 32
附 錄 34
I
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第一章緒論
夾具：機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。
銑床夾具：均安裝在銑床工作臺上，隨機床工作臺作進給運動。主要由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀元件組成。銑削加工時，切削力較大，又是斷續(xù)切削，振動較大，因此銑床夾具的夾緊力要求較大，夾具剛度、強度要求都比較高。本設(shè)計主要采用AutoCAD軟件對套筒R10圓弧快速夾具設(shè)計.根據(jù)零件圖的特點對套筒R10圓弧快速夾具進行設(shè)計，首先是確定套筒R10圓弧快速夾具的大致模樣，夾具設(shè)計的幾點要求是保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、工藝性能好、使用性能好、經(jīng)濟性好，夾緊可采用偏心軸夾緊，通過偏心軸旋轉(zhuǎn)的不同偏心距來夾緊與松弛。設(shè)計好后，對夾具進行繪制。夾具設(shè)計其實也就是對加緊和定位的設(shè)計，只要夾緊設(shè)計定位好后，基本上夾具就完成了，但這只是基本，還要對他進行別的設(shè)計，比如首先保證夾具的安全性、工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、工藝性能好、使用性能好、經(jīng)濟性好，又比如可浮動、可聯(lián)動、可增力、可自鎖、快速裝夾等等，這些都很重要，所以設(shè)計要從各方面不同的角度考慮夾具設(shè)計這個問題。
工藝規(guī)程：是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。一般包括以下內(nèi)容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容，切削用量、工時定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。
1．工藝規(guī)程是工廠進行生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)，產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之前要作大量的生產(chǎn)準備工作，包括原材料和毛坯的供應(yīng)，機床的配備和調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計制造，核算生產(chǎn)成本以及配備人員等，所有這些工作都要根據(jù)工藝規(guī)程進行。
2．工藝規(guī)程是企業(yè)組織生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件
工廠管理人員根據(jù)工藝規(guī)程規(guī)定的要求，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，組織工人進行生產(chǎn)，并按照工藝規(guī)程要求驗收產(chǎn)品。
3．工藝規(guī)程是新建和擴建機械制造廠（或車間）的重要技術(shù)文件
新建和擴建機械制造廠（或車間）須根據(jù)工藝規(guī)程確定機床和其他輔助設(shè)備的種類、型號規(guī)格和數(shù)量，廠房面積，設(shè)備布置，生產(chǎn)工人的工種、等級及數(shù)量等。
此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術(shù)的作用。典型工規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。
第二章 套筒零件圖分析
2.1 套筒零件圖的分析
套筒的零件圖如圖2-1所示
圖2-1 套筒零件圖
2.1.1 套筒結(jié)構(gòu)特點
本設(shè)計的套筒的材料為38CrMnAlA，其硬度為HB45-70，抗拉強度為σb=14-23kgf/mm2，此零件內(nèi)外徑孔偏心，還有一垂直孔也是偏離兩個中心軸，由于其特殊性，這個加工工藝必須慎重考慮，必須使用一些專用夾具，是其加工準確，以保證精度。另外最主要的一步，也是我們這個課題所要研究的一部，那就是銑R10mm圓弧，因為此圓弧不是標準的1/4圓弧，圓心很不規(guī)則，所以我們需要設(shè)計專用夾具，來保證套筒此工藝的順利進行，以保證圖紙里要求的加工精度。
2.1.2 套筒作用
抵住軸承的內(nèi)環(huán)，上緊穿釘后減少穿釘和軸承不必要的打滑，沒有那東西，軸承內(nèi)環(huán)會直接在穿釘上轉(zhuǎn)（也可以說成軸承內(nèi)環(huán)會跟著外環(huán)轉(zhuǎn)動），這樣軸承就得不到充分的運轉(zhuǎn)，從而速度降低。
2.1.3 套筒工藝分析
1、查零件圖的完整性：
審查零件圖上的尺寸標注是否完整、結(jié)構(gòu)表達是否清楚。
2、分析技術(shù)要求是否合理：
加工表面的尺寸精度；要加工表面的形狀精度；主要加工表面的相互位置精度；表面質(zhì)量要求；熱處理要求。
零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標注，應(yīng)根據(jù)零件的功能經(jīng)濟合理地決定。過高的要求會增加加工難度，過低的要求會影響工作性能，兩者都是不允許的。
3、審查零件材料選用是否適當：
材料的選擇既要滿足產(chǎn)品的使用要求，又要考慮產(chǎn)品成本，盡可能采用常用材料，如45號鋼，少用貴重金屬。
4、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析：
由于本產(chǎn)品的精度要求比較高，再加上零件又是偏心還有鉆孔加工，則需要選擇好定位基準，需要采用粗車→精車既卡完成車削加工。所以車削后，還需要進行粗磨，精磨?？紤]加工的效率和加工的經(jīng)濟性車床選用CA6140，，銑床選用X6012，鉆床選用Z525臺式鉆床和Z3025*10兩種。磨床因加工表面不同選用M1432A，外圓磨床MQ1312和M2110三種。擬定工藝路線時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工和熱處理，參照附錄表可知，這些表面的加工順序為：粗車端面—銑平面—車外圓—粗磨—精磨—研磨。要求不高的外圓表面、次要表面如退刀槽、倒角、螺紋，應(yīng)在車外圓時加工。滲碳安排在中間檢驗后以便提高表面層的耐磨性,同時保持心部有高的耐沖擊能力,即強韌性。磁力探傷安排在零件外圓精磨之后檢驗外圓表面是否有缺陷。
該套筒的加工順序：毛坯→粗車端面外圓及切斷→精車端面→銑鍵槽→鉆孔→去毛刺→鉆孔→鏜孔→鉆孔→中間檢驗→調(diào)制處理→半精車外圓→鏜內(nèi)孔→精磨端面→精磨外圓→滲N→粗磨內(nèi)孔→精磨內(nèi)孔→磁力探傷→研磨內(nèi)孔→終檢
零件的加工方法如表2-1加工方法表所示：
表2-1 加工方法表
序號
加工方法
經(jīng)濟精
（公差等級）
經(jīng)濟粗糙度值（微米）
適用范圍
1
粗車
IT11~13
12.5~50
適用于淬火鋼以外的各種金屬
2
粗車 - 半精車
IT8~10
3.2~6.3
3
粗車 - 半精車 - 精車
IT7~8
0.8~1.6
4
粗車 - 半精車 - 精車 -滾壓（或拋光）
IT7~8
0.025~0.2
5
粗車 - 半精車 -磨削
IT7~8
0.4~0.8
主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜加工有色金屬
6
粗車 - 半精車 -粗磨 -精磨
IT6~7
0.1~0.4
7
粗車 - 半精車 -粗磨 -精磨 –超精加工（或輪式超精磨）
IT5
0.012~0.1
( 或 R Z 0.1)
8
粗車 - 半精車 -精車 -精細車（金剛車）
IT6~7
0.025~0.4
主要用于要求較高的有色金屬加工
9
粗車 - 半精車 - 粗磨 -精磨 -超精磨（或鏡面磨）
IT5 以上
0.006~0.025
( 或 R Z 0.05)
極高精度的外圓加工
10
粗車 - 半精車 -粗磨 -精磨 -研磨
IT5 以上
0.006~0.1
第三章 套筒工藝過程分析
3.1確定毛坯
3.1.1 毛坯選擇
機械加工中常用毛坯的種類:毛坯的種類很多，同一種毛坯又有多種制造方法，機械制造中常用的毛坯有以下幾種：
1．鑄件形狀復(fù)雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前鑄件大多用砂型鑄造，它又分為木模手工造型和金屬模機器造型。木模手工造型鑄件精度低，加工表面余量大，生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的鑄造。金屬模機器造型生產(chǎn)率高，鑄件精度高，但設(shè)備費用高，鑄件的重量也受到限制，適用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。其次，少量質(zhì)量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造（如壓力鑄造、離心制造和熔模鑄造等）。
2．鍛件機械強度要求高的鋼制件，一般要用鍛件毛坯。鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件可用手工鍛打（小型毛坯）機械錘鍛（中型毛坯）或壓力機壓鍛（大型毛坯）等方法獲得。這種鍛件的精度低，生產(chǎn)率不高，加工余量較大，而且零件的結(jié)構(gòu)必須簡單；適用于單件和小批生產(chǎn)，以及制造大型鍛件。模鍛件的精度和表面質(zhì)量都比自由鍛件好，而且鍛件的形狀也可較為復(fù)雜，因而能減少機械加工余量。模鍛的生產(chǎn)率比自由鍛高得多，但需要特殊的設(shè)備和鍛模，故適用于批量較大的中小型鍛件。
3．型材型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、角鋼、槽鋼及其它特殊截面的型材。型材有熱軋和冷拉兩類。熱軋的型材精度低，但價格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸較小、精度高，易于實現(xiàn)自動送料，但價格較高，多用于批量較大的生產(chǎn)，適用于自動機床加工。
4．焊接件焊接件是用焊接方法而獲得的結(jié)合件，焊接件的優(yōu)點是制造簡單、周期短、節(jié)省材料，缺點是抗振性差，變形大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。除此之外，還有沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金等其它毛坯。毛坯種類的選擇不僅影響毛坯的制造技術(shù)及費用，而且也與零件的機械加工技術(shù)和加工質(zhì)量密切相關(guān)。為此需要毛坯制造和機械加工兩方面的技術(shù)人員密切配合，合理地確定毛坯的種類、結(jié)構(gòu)形狀，并繪出毛坯圖。
根據(jù)套筒的結(jié)構(gòu)分析，考慮到套筒的內(nèi)外表面均為圓表面，且材料38CrMnAlA，因此毛坯的選擇為棒料最好，使毛坯的形狀和尺寸盡量與零件的形狀接近，節(jié)省了勞動力和費用。圖紙如圖3-1所示.
3.1.2 繪制毛坯圖
套筒材料應(yīng)選取38CrMnAlA，如圖3-1所示
圖3-1 毛坯圖
3.2擬定工藝路線
3.2.1 各表面加工方法
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工序0-毛坯,如圖3.1所示；
套筒材料應(yīng)選取38CrMnAlA，毛坯選取棒料。
工序5-粗車端面、外圓及切斷。如圖3.2所示；
圖3.2粗車端面外圓及切斷
選用CA6140車床，選用刀具YT15車刀，粗車端面2mm,保證長度為，粗車外圓2.5mm,保證直徑 ,粗糙度Ra=3.2。
工序10-精車端面。如圖3.3所示：
圖3.3精車端面
選用CA6140車床，選用刀具YT30刀，三爪卡盤固定，先車右端面，再掉頭車左端面，使其垂直度為0.03，兩端面平行度為0.01，端面粗糙度Ra=1.6。
工序15-銑鍵槽，如圖3.4所示：
圖3.4銑鍵槽
選用X6012銑床，選用刀具高速鋼鍵槽銑刀，用一個V型塊和一個壓板夾緊固定，然后銑鍵槽。鍵槽為半徑10mm的圓弧，保證鍵槽長度為8.3mm,深度為3mm，寬度為4mm，其粗糙度Ra=12.5。
工序20-鉆孔，如圖3.5所示：
圖3.5 鉆孔
選用Z525臺式鉆床，選用刀具Ф4麻花鉆，用一個圓銷、一個V型塊和一個壓板夾緊固定，然后鉆孔，保證孔深度為3.5±0.01，其粗糙度Ra=12.5?？椎闹行妮S與中心軸相差14mm。
工序25-去毛刺，如圖3.6所示:
圖3.6去毛刺
在鉗工臺，用平口虎鉗固定，銼刀去毛刺。
工序30-鉆孔，如圖3.7所示：
圖3.7鉆孔
選用CA6140車床，選用刀具高速麻花鉆頭，中心軸相差1.2mm,鉆出孔，粗糙度Ra=12.5，留有一定的加工余量。
工序35-鏜孔，如圖3.8所示：
圖3.8 鏜孔
選用CA6140車床，選取刀具高速鋼鏜刀，進行鏜孔加工，粗糙度Ra=1.6。
工序40-鉆孔，如圖3.9所示：
圖3.9 鉆孔
選用Z3025*10鉆床，選用刀具高速鋼麻花鉆，在圓柱面上鉆孔, 粗糙度Ra=12.5。
工序45-中間檢驗，如圖3.10所示：
圖3.10 中間檢驗
檢驗各加工表面的尺寸精度和位置精度。以及粗糙度要求。
工序50-調(diào)質(zhì)處理，如圖3.11所示：
圖3.11 調(diào)質(zhì)處理
在井式爐里進行碳化，隔絕氧化作用。
工序55-半精車外圓，如圖3.12所示：
圖3.12 半精車外圓
選用CA6140車床，選用YT14刀具，保證外圓直徑為，粗糙度Ra=12.5。
工序60-鏜內(nèi)孔，如圖3.13所示：
圖3.13 鏜內(nèi)孔
選用CA6140車床，選用刀具高速鋼鏜刀，鏜內(nèi)孔，保證內(nèi)孔直徑，粗糙度Ra=3.2。
工序65-精磨端面，如圖3.14所示：
圖3.14 精磨端面
選用M1432A磨床，選用刀具SG1砂輪，精磨端面，保證其長度尺寸為，兩端面平行度為0.01，端面與外圓面垂直度為0.02，端面與內(nèi)孔垂直度為0.03，粗糙度Ra=0.8。
工序70-精磨外圓，如圖3.15所示：
圖3.15 精磨外圓
選用外圓磨床MQ1312，選用刀具SG1砂輪，精磨外圓，保證端面直徑為，粗糙度Ra=0.8。
工序75-滲氮，如圖3.16所示：
圖3.16 滲氮
在井式爐里進行全部滲氮，孔內(nèi)徑的滲氮層深度為0.2~0.4mm。
工序80-粗磨內(nèi)孔，如圖3.17所示：
圖3.17粗磨內(nèi)孔
選用M2110磨床，選用選用刀具SG砂輪，保證內(nèi)孔直徑為，粗糙度Ra=3.2。
工序85-精磨內(nèi)孔，如圖3.18所示：
圖3.18 精磨內(nèi)孔
選用M2110磨床，選用選用刀具SG5砂輪，保證內(nèi)孔直徑為，其粗糙度為Ra=0.32。
工序90-磁力探傷，如圖3.19所示：
圖3.19 磁力探傷
用磁力探傷機來檢驗表面是否有缺陷。
工序95-研磨內(nèi)孔，如圖3.20所示：
圖3.20 研磨內(nèi)孔
選用CA6140車床，選用刀具研磨棒，保證內(nèi)孔直徑為，其粗糙度為Ra=0.2，內(nèi)孔與端面的垂直度為0.02。
工序100-終檢，如圖3.21所示：
圖3.21 終檢
檢驗尺寸要求和表面粗糙度，位置精度，以及對零件的各項要求，以確定零件是否合格。
3.2.2定位基準的選擇
定位基準是指在機械加工中用來確定工件位置的基準面，它的合理選擇對保證加工精度，安排加工順序和提高加工生產(chǎn)率有重要影響。
第一道工序只能以毛坯表面作為定位基準面，這種基準面稱為粗基準。在以后的工序中用已加工過的表面定位，這種基準面稱為精基準。
在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。
粗基準的選擇
粗基準的選擇，主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度以及影響加工表面的余量分配。因此，選擇粗基準要遵循一些基本原則：
1．合理分配加工余量原則
若工件必須首先保證某重要表面的加工余量，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準。
在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應(yīng)該以加工余量最小的表面作為粗基準。
2．保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則。
在與1相同的前提條件下，若零件上有的表面不需要加工，則應(yīng)該以不加工的表面中雨技工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準以達到厚壁均勻外形對稱等要求。
3．便于裝夾原則。
選用粗基準的表面應(yīng)盡量平整光滑，不應(yīng)該有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，這樣可減少定位誤差，并能保證零件夾緊可靠。
4．粗基準一般不得重復(fù)使用原則
當毛坯是精密鑄件時，毛坯的質(zhì)量很高，如果工件的加工精度要求不高，這時可以重復(fù)使用某一粗基準。
(二)精基準的選擇
精基準的選擇應(yīng)從保證零件的加工精度、特別是加工表面的相互位止精度來考慮，同時也要照顧到裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。選擇精基準一般應(yīng)該遵循以下原則：
1．基準重合原則
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合誤差。
2. 基準同一原則
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。這樣做可以簡化工藝規(guī)程的制訂工作，減少夾具設(shè)計、制造工作量和成本，縮短生產(chǎn)準備周期；由于減少了基準轉(zhuǎn)換，便于保證各加工表面的相互位置精度
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
當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復(fù)進行加工，以保證位置精度要求。
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。
根據(jù)以上原則，粗基準：以外圓柱表面為粗基準；
精基準：以加工過的外圓柱面和內(nèi)孔為精基準。
3.2.3 加工階段的劃分
本工藝分三階段進行，即粗加工，半精加工，和精加工階段，光整加工階段。
粗加工階段：在該階段高效地切除加工表面的大部分余量，使毛坯形狀和尺寸上接近成品套筒，主要加工完成粗車外圓及端面和各個內(nèi)孔的加工，即粗車端面、外圓及切斷；鉆孔
半精加工階段：任務(wù)是達到一般的技術(shù)要求。即各次要表面達到最終要求，并為主要表面的精加工工作做準備，本次加工為半精加工的為銑鍵槽；鉆孔；鏜孔；鉆孔；半精車外圓；粗磨內(nèi)孔。
精加工階段：其任務(wù)是達到零件的全部技術(shù)要求。（主要是保證主要表面的加工質(zhì)量），在零件上有特別高的表面（精度在5級以上，光潔度在10以上時，還要在精加工階段后，進行加工。）本次加工為精加工的是精車端面；精磨端面；精磨外圓；精磨內(nèi)孔
光整加工階段：對于表面粗糙度要求很細和尺寸精度要求很高的表面，還需要進行光整加工階段。這個階段的主要目的是提高表面質(zhì)量，本次加工為光整加工的是研磨內(nèi)孔。
3.2.4 工序集中與分散
經(jīng)過以上所述，零件加工的工步順序已經(jīng)排定，如何將這些工步組成工序，就需要考慮采用工序集中還是工序分散的原則。
1. 工序集中
就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。其主要特點是：
①可以采用高效機床和工藝裝備，生產(chǎn)率高；
②減少了設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、物力；
③減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度；
④采用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準備工作量大。
2. 工序分散
工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長。其主要特點是：
①設(shè)備和工藝裝備比較簡單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；
②對工人的技術(shù)要求較低；
③可以采用最合理的切削用量，減少機動時間；
④所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。
在擬定工藝路線時，工序集中或分散的程度，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，有時，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。一般情況下，單件小批生產(chǎn)時，只能工序集中，在一臺普通機床上加工出盡量多的表面；大批大量生產(chǎn)時，既可以采用多刀、多軸等高效、自動機床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產(chǎn)。批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用效率較高的半自動機床，使工序適當集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。 對于重型零件，為了減少工件裝卸和運輸?shù)膭趧恿?，工序?yīng)適當集中；對于剛性差且精度高的精密工件，則工序應(yīng)適當分散。 據(jù)統(tǒng)計，在我國的機械產(chǎn)品中，屬于中小批量生產(chǎn)性質(zhì)的企業(yè)已超過了企業(yè)總數(shù)的90%，單件中小批量生產(chǎn)方式占絕對優(yōu)勢。隨著數(shù)控技術(shù)的普及，多品種中小批量生產(chǎn)中，越來越多地使用加工中心機床，從發(fā)展趨勢來看，傾向于采用工序集中的方法來組織生產(chǎn)。
由上分析，由于零件時批量生產(chǎn)，所以套筒的加工應(yīng)該采取工序分散的方式。
3.2.5 熱處理工序安排
(1）預(yù)備熱處理 常用的方法有退火和正火，一般安排在機械加工之前。用以改善切削性能，使組織均勻，細化晶粒，消除毛坯制造時的內(nèi)應(yīng)力。
（2）去除內(nèi)應(yīng)力處理 包括人工時效、退火等，通常在粗加工與精加工之間進行。對于一般精度的零件，應(yīng)安排在粗加工后作人工時效，以消除鑄造和粗加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少后續(xù)加工的變形；對精度要求較高的零件，應(yīng)在半精加工后進行第二次時效處理，使加工精度穩(wěn)定；對精度要求很高的零件（如絲桿、主軸等），應(yīng)安排多次去應(yīng)力處理；對于精密絲桿、精密軸承等零件，為消除殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸，常在回火后進行冷處理。
（3）最終熱處理 可以提高材料的強度、表面硬度和耐磨性。變形較大的熱處理，如調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳淬火等，應(yīng)在磨削前進行，通過磨削來糾正熱處理變形。變形較小的熱處理（如氮化），應(yīng)安排在精加工后。工序，一般在精加工后進行。電鍍工序后應(yīng)進行拋光，以增加耐腐蝕性和美觀。耐磨性鍍鉻則放在粗磨和精磨之間進行。
本次加工采用的熱處理為調(diào)質(zhì)處理和滲氮。
調(diào)質(zhì)處理保證表面硬度Hv大于等于600，中心硬度HRC為32.8-37.8；
滲氮處理為全部滲氮，孔內(nèi)徑層滲氮層深度為0.2-0.4。
3.2.6 輔助工序的安排
包括檢驗、去毛刺、倒棱邊、去磁、清洗和涂防銹油等。其中檢驗工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，它應(yīng)在粗加工與精加工之間，或重要工序前后進行；進入裝配和成品庫前應(yīng)作最終檢驗，對于重要件還應(yīng)作特種性能檢驗，如磁力探傷、密封性等。
3.2.7 重要工序的分析
一般套筒類零件在機械加工中的主要工藝問題是保證內(nèi)外圓的相互位置精度(即保證內(nèi)、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求)和防止變形。
1.保證相互位置精度
要保證內(nèi)外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求，通?？刹捎孟铝腥N工藝方案：
(1)在一次安裝中加工內(nèi)外圓表面與端面。這種工藝方案由于消除了安裝誤差對加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內(nèi)外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機床精度。該工藝方案一般用于零件結(jié)構(gòu)允許在一次安裝中，加工出全部有位置精度要求的表面的場合。為了便于裝夾工件，其毛坯往往采用多件組合的棒料，一般安排在自動車床或轉(zhuǎn)塔車床等工序較集中的機床上加工。圖7-69所示的襯套零件就是采用這一方案的典型零件。
(2)全部加工分在幾次安裝中進行，先加工孔，然后以孔為定位基準加工外圓表面。用這種方法加工套筒，由于孔精加工常采用拉孔、滾壓孔等工藝方案，生產(chǎn)效率較高，同時可以解決鏜孔和磨孔時因鏜桿、砂輪桿剛性差而引起的加工誤差。當以孔為基準加工套筒的外圓時，常用剛度較好的小錐度心軸安裝工件。小錐度心軸結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，心軸用兩頂尖安裝，其安裝誤差很小，因此可獲得較高的位置精度
(3)全部加工分在幾次安裝中進行，先加工外圓，然后以外圓表面為定位基準加工內(nèi)孔。這種工藝方案，如用一般三爪自定心卡盤夾緊工件，則因卡盤的偏心誤差較大會降低工件的同軸度。故需采用定心精度較高的夾具，以保證工件獲得較高的同軸度。較長的套筒一般多采用這種加工方案
根據(jù)對套筒零件圖的分析，此零件工序銑圓弧槽比較重要，因為它的精度較高，操作難度大，此外還有內(nèi)孔加工，精度要求比較高，先要粗磨，再精磨，最后還有研磨，從而保證內(nèi)孔直徑為，其粗糙度為Ra=0.2。綜上所述，內(nèi)孔加工這塊工序比較重要，還有就是銑削圓弧鍵槽也比較重要，所以需要使用專用的夾具來保證工件的加工。
3.3 加工余量的確定
一．加工余量：指加工過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分?？偧庸び嗔浚ㄒ喾Q毛坯余量）：由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）。一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量：是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實際切除的余量大小不等。
二．影響加工余量的因素主要影響因素分單項介紹如下：（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Da） （2）前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x和△w） 綜上所述，影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點：（1）前工序的工序尺寸公差（Ta）。 （2）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷層深度（Ra+Da）。（3）前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x、△w）。（4）本工序的裝夾誤差（εb）。
本設(shè)計各工序的加工余量：
粗車端面外圓及切斷：端面加工余量2mm，外圓加工余量2.5mm；
精車端面：加工余量0.7mm；
鏜孔：加工余量4mm；
半精車外圓：加工余量1.4mm;
鏜內(nèi)孔：加工余量1.35mm;
精磨端面：加工余量0.3mm；
精磨外圓：加工余量0.1mm;
粗磨內(nèi)孔：加工余量0.2mm;
精磨內(nèi)孔：加工余量0.1mm;
研磨內(nèi)孔：加工余量0.1mm。
3.4 尺寸鏈計算
滲氮前內(nèi)孔的直徑為，滲氮后磨孔到。滲氮后孔內(nèi)徑的滲氮層深度需在0.2～0.4mm范圍內(nèi)。
尺寸鏈計算，如圖3.22所示：
圖3.22 尺寸鏈
從尺寸關(guān)系可以看出，滲氮深度0.20+0.2（雙邊為0.40+0.4）是加工間接保證的設(shè)計尺寸，是封閉環(huán)，它和滲氮前后的磨孔，以及滲氮工序的滲入深度（雙邊為t）組成為尺寸鏈。
因此
0.4=24.69+t-24.89，
0.4=0.039+ES（t）-0，
0=0+EI（t）-0.039,
得出 t=0.6mm
ES（t）=0.361mm
EI（t）=0.039mm
所以 t=0.6+0.361+0.039 （雙邊）
=0.3+0.1805+0.0195 或 =0.32～0.48mm (單邊)
及滲氮工序的滲氮層深度為0.32～0.48mm
第四章 銑床夾具設(shè)計
4.1 定位裝置的設(shè)計
定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確位置，銑圓弧鍵槽R10mm,其夾具如圖4-1所示，夾具上的定位鍵3、定位銷5、六角螺釘7、定位銷8都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置，采取這種定位裝置，是因為此工件精度要求高，所以必須多限制幾個自由度，此套夾具中，一共限制了5個自由度，包括XYZ方向的移動以及X軸及Z軸方向的轉(zhuǎn)動.
4.2夾緊裝置的設(shè)計
在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。夾緊裝置的設(shè)計和選擇是否合理，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。夾緊裝置的組成一般分為動力裝置、夾緊元件、中間傳力機構(gòu)，作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等）作用時不能離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。如夾具圖4-1所示，圖中的定位銷5起軸向定位、壓板6和V型塊將零件固定，同時因為工件的特殊性及精度高的要求，T型螺栓4將其壓緊，而活節(jié)螺栓與上部的螺栓是一個整體，靈活性強，方便工件的翻轉(zhuǎn)以及拆卸。
4.3繪制夾具總圖
如圖4-1夾具圖所示
圖4-1 夾具圖
4.4夾具操作簡述
首先所有零件，包括夾具本身輕拿輕放，擦拭干凈，保證沒有其他雜物影響裝配；然后，將V型塊通過件7和件8將其固定，螺釘擰緊；再將件5定位銷嵌入夾具底板中，保證高度；將工件套筒放到V型塊中間，上鉸鏈螺栓、壓板，將鉸鏈螺栓擰緊；然后將對刀塊按照需要固定在夾具體上；最后將定位鍵固定在夾具體上邊。
4.5夾具精度校核
影響的誤差分析。
1．基準不重合誤差=0.016mm
2．由于這里是平面定位，定位誤差很小，可以忽略不計。
3．因為夾緊力所引起的變形對該原始尺寸沒有影響，則夾緊所致的誤差忽略不計
4．銑刀安裝的不準確并不影響槽的位置尺寸，所以不考慮。
5．與加工方法有關(guān)的誤差。對刀塊的位置尺寸誤差、調(diào)刀誤差、銑刀的跳動、機床工作臺面的傾斜和變形等所引起的加工誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度，大約取0.01 mm。
以上諸項可能造成的最大誤差為0.026mm，這小于工序誤差0.03mm，所以該夾具能夠保證工件的精度要求。
第五章 結(jié)論
本次的畢業(yè)設(shè)計的題目是套筒工藝及銑床設(shè)計,根據(jù)對毛坯的各方面的分析，選擇了棒料38CrMnAlA，然后對毛坯進行了加工，加工工序為毛坯→粗車端面外圓及切斷→精車端面→銑鍵槽→鉆孔→去毛刺→鉆孔→鏜孔→鉆孔→中間檢驗→調(diào)制處理→半精車外圓→鏜內(nèi)孔→精磨端面→精磨外圓→滲N→粗磨內(nèi)孔→精磨內(nèi)孔→磁力探傷→研磨內(nèi)孔→終檢一系列的加工，以及零件工藝卡片的制作，所編制的工藝規(guī)程合理，可以滿足它的加工要求。最后進行了銑床夾具的設(shè)計，將V型塊通過件7和件8將其固定，螺釘擰緊；再將件5定位銷嵌入夾具底板中，保證高度；將工件套筒放到V型塊中間，上鉸鏈螺栓、壓板，將鉸鏈螺栓擰緊；然后將對刀塊按照需要固定在夾具體上；最后將定位鍵固定在夾具體上邊。所設(shè)計的夾具定位準確，結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，能夠滿足工序的加工要求。
參考文獻
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[9] 《機械設(shè)計》濮良貴紀名剛編 2005年12月
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)教師閻光明老師的悉心指導(dǎo)下展開的。從設(shè)計題目的提出到論文的完成，閻老師都在關(guān)注我們的進度，閻老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任感，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中時刻影響和教育著我，使我難忘和感動。在此論文完成之際，謹向閻老師以最衷心的感謝！
還有同學(xué)們的熱心幫助，讓我在畢業(yè)設(shè)計中受益匪淺，使我可以順利的完成畢業(yè)設(shè)計和論文的制作。
設(shè)計中我不僅鞏固了書本的知識，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(xué)習(xí)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?，F(xiàn)在我水平還是遠遠不夠好，在現(xiàn)代社會激烈的競爭下，應(yīng)用CAD做產(chǎn)品開發(fā)的有很多，我若想真正掌握好的技術(shù)，還需要更多的去實踐，更多的去學(xué)習(xí)，才有可能做的更好。雖然這個設(shè)計做的還不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。
33
畢業(yè)小結(jié)
大學(xué)四年的時光轉(zhuǎn)瞬即逝，到了大學(xué)生活即將結(jié)束的時候，而畢業(yè)設(shè)計也到了接近尾聲的時候，也該對大學(xué)四年，和這一次畢業(yè)設(shè)計做個總結(jié)的時候了。
學(xué)習(xí)了4年的機械設(shè)計，從開始的一點不懂到現(xiàn)在能學(xué)會自己設(shè)計零件和產(chǎn)品，從基礎(chǔ)一點一點的學(xué)起，此次的畢業(yè)設(shè)計讓我更好在掌握在大學(xué)中所學(xué)的知識。由于此次復(fù)雜的設(shè)計要自己獨立完成，雖然有參考書本，但還是花了很長一段時間，翻書、找資料，再運用找到的知識來完成設(shè)計。其實設(shè)計過程工具是次要的，最重要的思路，是方向，是對整體的把握，以及運用正確的設(shè)計方法。學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。
在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我又把大學(xué)4年所學(xué)的知識又鞏固了一遍，比如機械制圖的基礎(chǔ)知識，制圖軟件的使用方法，這使我不僅了解還鞏固了書本的知識，最重要的是加深了我對知識的深刻理解。機械設(shè)計往往離不開自己的閱歷，經(jīng)驗的積累固然可以從書本上學(xué)到不少，但是事非躬親很難在腦海中留下深刻的印象，對別人的經(jīng)驗，自己沒有一定的基礎(chǔ)，要理解吸收真的是一件很不容易的事。對于此次完成的工藝設(shè)計，因缺乏實際經(jīng)驗，大多是依葫蘆畫瓢，根本稱不上創(chuàng)新，有許多不足之處，還需要自己以后的多多積累，包括理論知識與實際經(jīng)驗的積累；比如，在確定切削參數(shù)時，許多地方需要實際生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)的經(jīng)驗值，因為理論值只是一般情況下的參數(shù)，還得依據(jù)所加工的零件要求、機床性能以及環(huán)境因素等去把握。本次設(shè)計讓我受益匪淺，它不僅讓我能夠運用所學(xué)知識對課程的工藝與結(jié)構(gòu)進行分析，最重要的是，在設(shè)計的過程中，遇到許許多多的問題，能通過查閱資料、虛心請問等方式找到答案，把問題一一解決掉。正是這種精神，它讓我如何使用手冊和查閱相關(guān)資料，并掌握了與本設(shè)計相關(guān)的各種資料，提高了我的學(xué)習(xí)能力。
腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。
在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。
在此更要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。?
附 錄
附錄1——套筒零件圖
附錄2——套筒加工工藝卡片
附錄3——銑槽夾具裝配圖