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第3章 鉆孔2-Ф6.5夾具設計 3.1研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆孔2-Ф6.5，因為加工精度不高，故在加工中，主要目的是降低生產(chǎn)成本，減輕勞動強度從而來提高效率。 3.2定位基準的選擇 要合理選擇定位基準，不然會影響加工過程的質(zhì)量，進而最終工件質(zhì)量。選擇不合適的基準，故會增加加工過程或不合理工藝路線，導致夾具設計困難，最終達不到零件加工精度（特別位置精度）。所以我們應該根據(jù)零件的技術(shù)要求，以保證加工精度的要求，定位基準的合理選擇。以已加工好的端面作定位夾具。 由零件圖可知：在鉆孔前，平面進行了粗、精銑加工，孔鉆、擴、鉸加工。定位、夾緊方案： 為了在定位誤差范圍滿足要求，定位一面一 銷一擋塊，結(jié)構(gòu)中的定位是簡單易操作的。一邊是底平面圖的處理；在孔無位置公差要求，所以我們?yōu)槎ㄎ换鶞试O計的底面和兩個孔鉆的模式選擇，以滿足加工要求。底部和5自由度的兩個定位孔限制工件的定位。 3.3 切削力及夾緊力的計算 鉆孔選用：鉆床Z525，刀具鉆頭。 由文獻可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力： 有： 安全系數(shù)K可按： 式中：安全系數(shù) 所以 通過計算實際夾緊力不大，夾具結(jié)構(gòu)簡單操作方便，采用螺旋夾緊機構(gòu)。 取，， 查文獻移動螺旋夾緊時夾緊力計算： 式中參數(shù)由文獻查得： 螺旋夾緊力： 由上述計算易得： 通過計算實際所需夾緊力不大，該夾具具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，決定使用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 3.4誤差分析與計算 該夾具以底面、中心孔定位基準， 該孔1次性加工即可滿足要求。 由文獻可得： ⑴銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上、所設計的夾具滿足零件加工精度要求。 3.5 零、部件的設計與選用 3.5.1定位銷選用 本夾具用可換定位銷定位 表3.1可換定位銷 d H D 公稱 允差 12～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 3.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。 圖3.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 表3.4 鉆套 d H D 公稱 允差 6 12 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3.2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 表3.5 固定襯套 d H D C 公稱 允差 公稱 允差 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便排出鐵屑。 3.7夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工端面孔。在底部平面工件的定位基準，中心孔，實現(xiàn)完全定位在定位環(huán)。手動螺旋夾持工件。夾緊機構(gòu)，操作簡單，夾緊可靠。 如前所述，夾具設計，為了提高生產(chǎn)率，首先想到的是如何安裝，拆卸方便，本程序是鉸鏈板。鉆模的表面，所以主要的鉆削力，因為鉆削力向下，鉸鏈板壓得我們使用，減少壓力，鉆削力和夾緊力的方向是相同的，它是更容易保證工件的穩(wěn)定性，我們采用定位銷和固定銷定位，當我們把工件旋轉(zhuǎn)，工件，使工件固定在固定腳的位置，然后用鉸鏈板，將鉆模板，可去除工件。 大學 課程設計（論文） 題 目 對合螺母座工藝及鉆夾具設計 所屬系部 所屬專業(yè) 機械設計與制造 所屬班級 學 　號 學生姓名 指導教師 起訖日期 目 錄 緒論 3 1.1 設計任務 3 1.2 任務分析 3 1.3 與論文有關的部分背景資料調(diào)研 3 1.3.1 開合螺母下座體的用途 3 1.3.2 工藝流程 3 1.3.3 夾具 4 第2章 工藝部分 5 2.1 引言 5 2.2開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 5 2.3工藝分析 5 2.4制定工藝規(guī)程 6 2.4.2 基準面的選擇 6 2.4.3 工藝路線的制定 6 2.4.4 加工方法的選擇 6 2.4.5加工的順序安排 7 2.4.7 制定加工工藝路線 7 2.5 重要工序尺寸、加工余量、精度的確定 8 2.5.1 Φ50孔 8 2.5.2 2XΦ12孔 8 2.5.3底面的加工 9 2.6 機床以及刀具的選擇 9 2.6.1 機床的選擇 9 2.6.2 刀具的選擇 9 2.7 主要切削用量的確定 9 第3章 夾具設計 13 3.1機床夾具概述 13 3.2工件在夾具中的定位 14 3..3被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及制定工序的加工要求 16 3.4定設計方案的討論 18 3.5 切削力及夾緊分析計算 19 3.6夾具的夾緊裝置和定位裝置 20 3.7誤差分析與計算 22 3.8對刀裝置設計 22 3.9 夾具操作步驟分析和可靠性預測 23 3.10 編寫主要夾具非標準零件的加工工藝規(guī)程 23 總結(jié) 25 參考文獻 25 緒論 1.1 設計任務 本次設計的任務分為兩個部分，一是開合螺母下座體的加工工藝流程，主要包括分析任務給定工件尺寸要求，形位要求，表面粗糙度的要求，以及制定一套工藝流程使工件達到任務要求。二是設計夾具。 1.2 任務分析 工藝部分先要考慮加工工件的結(jié)構(gòu)特點以及生產(chǎn)批量，并按照其結(jié)構(gòu)特點考慮在加工的過程中用何種手段能實現(xiàn)工件各個面、孔的加工，在提高效率的同時還要保證保證加工精度。 夾具部分重點考慮的兩個部分一個是定位，另一個則是加緊，定位部分的設計需要保證工件在夾具上處于完全定位，即6個方向上的自由度完全被限定，加緊則需要保證工件在切削力的作用下依然能在正確位置不發(fā)生偏移，并且夾緊力的施加需要保證不能破壞工件。 1.3 與論文有關的部分背景資料調(diào)研 1.3.1 開合螺母下座體的用途 開合螺母下座體又稱為“對合螺母”，主要由上下兩個半螺母構(gòu)成，裝在機床溜板箱體后壁的導軌中。開合螺母下座體的底部各有一個圓孔，圓孔與槽盤的滑槽相連接。扳動機床手柄，經(jīng)軸帶動槽盤順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，通過銷釘?shù)淖饔门c上下兩個開合螺母下座體使其分離或者閉合，從而與開合螺母下座體中的絲杠嚙合或脫開，從而起到一個相當于“離合器”的作用，完成機床從手動到機動的轉(zhuǎn)換 1.3.2 工藝流程 工藝流程指的是勞動者通過生產(chǎn)工具將各類原料、半成品，按照一定的順序進行連續(xù)加工，最終使其成為成品的過程 工藝流程的設計應當遵循以下基本要求：1、能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量以及數(shù)量的指標。2、符合經(jīng)濟性。3、具有合理性。4、環(huán)保。5、生產(chǎn)過程具有可操作性。6、生產(chǎn)過程具有可控制性。我國近年更加注重以下幾個方面：1、盡量采用先進成熟的生產(chǎn)設備與生產(chǎn)技術(shù)。2、盡量采取機械化自動化。3、減少三廢的排放。4、保障安全生產(chǎn)。 1.3.3 夾具 夾具是指機械加工中用來固定加工工件使之具有正確的位置，以便于接受施工或者檢測設備。 本次設計的是一種用于車床上的加工工件內(nèi)回轉(zhuǎn)面的夾具，安裝于車窗主軸上。 第2章 工藝部分 2.1 引言 本章主要任務是分析任務給定圖樣的技術(shù)要求，加工零件的各尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度達到圖紙要求。并編制零件加工工藝流程、填寫零件加工工藝卡片以及說明書。 2.2開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 圖1 本次任務給定的開合螺母下座體由左右兩個結(jié)構(gòu)對稱的半螺母組成，底部有55°的燕尾，燕尾凸臺地面有2XΦ12 ，孔深18，開合螺母下座體中間開Φ50的根部留有空刀槽。 燕尾凸臺B1 B2以及C面表面質(zhì)量要求2.6，燕尾凸臺底面2個Φ12光孔要求達到7級精度內(nèi)表面質(zhì)量要求2.6，孔間距±0.05，Φ50孔要求達到7級精度。 圖2 2.3工藝分析 將開合螺母下座體的加工分為兩類： 1.軸類（外表面）的加工 主要加工面有長度尺寸為75.2mm的底面，兩個倒角，B1，B2，C面，開合螺母下座體圓筒部左右兩個端面，Φ50中心線到燕尾凸臺底面330.05mm，中線到左邊端面距離49，上表面總長96，下表面總長105 燕尾凸臺底面到C面距離18。 2.孔類（內(nèi)表面）的加工 主要有Φ50以及兩個Φ12的孔，Φ12孔間距要求達到±0.05 2.4制定工藝規(guī)程 2.4.1 確定毛坯的型式 任務給定工件輪廓不大，大批量生產(chǎn)，加工條件較高，選擇離心鑄造毛胚。離心鑄造得來的鑄件具有緊密與微細的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。材料選用灰口鑄鐵HT150其鑄造性能良好，減摩性好；減震性強；切削加工性良好；缺口敏感性較低；價格便宜，制造方便。 2.4.2 基準面的選擇 基準面是用來作為基準以確定其他點、線、面尺寸之間尺寸的平面，所以選擇正確的基準面可以提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量。 開合螺母下座體的加工當以底面以及兩個直徑12的光孔為精基準，而為精基準的表面應該提前加工完。粗基準選擇的重點應當是如何確保加工面有足夠的余量，使得不加工面的位置尺寸符合任務給定的要求。因此依據(jù)粗基準選擇原則，選取R34的大外圓為粗基準來加工燕尾槽導軌面，然后以燕尾槽為面為基準加工Φ50的螺孔。 2.4.3 工藝路線的制定 開合螺母下座體的形狀比較復雜，需要加工的表面不便于集中加工，為保障大批量生產(chǎn)的效率，需要在各個工序中選用高效率的專用機床，采取工序分散的原則擬定路線。 2.4.4 加工方法的選擇 依據(jù)《機械制造工藝學》表A-5、A-6以及零件圖精度要求查詢經(jīng)濟加工精度，選擇主要加工面的加工方法 加工面 表面質(zhì)量要求 精度 加工方法 孔Φ50 2.6 IT7 粗鏜-半精鏜-精鏜 孔Φ12 2.6 I77 鉆-擴-粗絞-精絞 C B1 B2 2.6 無 粗刨-半精刨-精刨 圓筒端面 2.6 無 粗銑-半精銑 底平面 6.3 無 粗銑-半精銑 2.4.5加工的順序安排 依據(jù)零件圖，質(zhì)量要求比較高，一道工序顯然不可以滿足質(zhì)量要求，所以需要多道工序逐步達到質(zhì)量要求，依照加工性質(zhì)的不同，將加工順序分為，粗加工、半精加工、精加工三個階段。 粗加工：切除毛坯大部分加工余量。使毛坯大體上接近于成品 半精加工：留出精加工的加工余量為精加工做好準備。 精加工：保證各個主要加工面達到圖紙要求。 2.4.6 加工過程中應當遵循的原則： a.先粗后精 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 b.基面先行 先將底平面加工，然后以底平面和R34大圓弧為基準加工孔12 c.加工過程中應該先加工平面，后加工孔，這樣利用加工后的平面定位穩(wěn)定 可靠，而且容易加工，提高孔的加工精度。 2.4.7 制定加工工藝路線 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設備 1 鑄 鑄造毛坯（兩件合一） 2 熱處理 時效處理 3 刨 1. 粗、半精刨燕尾槽； 2. 粗、半精刨C基準面 牛刨 4 銑 1. 銑兩端側(cè)面； 臥式銑床 5 車 1. 粗、精車R37面； 2. 鉆、擴Ф55（留余量）； 3. 調(diào)頭粗、精車另外一側(cè)R37面 臥式銑床 6 鉆 1. 鉆孔2-Ф6.5锪錐孔90°鉆另一孔Ф7 2. 鉆、擴、鉸2-Ф12H7 鉆床 7 銑 切割，控制尺寸5 臥式銑床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗 10 磨 磨燕尾槽（兩件合一） 磨床 11 檢 總檢 12 清洗、入庫 2.5 重要工序尺寸、加工余量、精度的確定 2.5.1 Φ50孔 最終需要加工至尺寸Φ50，查《互換性測量技術(shù)》可得7級精度 查《機械制造工藝學》需要經(jīng)過一次粗鏜，二次粗鏜，半精鏜，精鏜，可以達到要求 查表《金屬機械加工》表4-17查出鏜孔各工序尺寸以及工序間余量 粗鏜階段，第一次粗鏜至47(IT13) 第二次粗鏜至50(IT12) 半精鏜階段，半精鏜至50.5(IT10) 精鏜階段， 精鏜至 50(IT7) 工序間加工余量：粗加工階段5mm 半精加工階段 2.5mm 精加工階段 0.5mm 則鏜Φ50孔總加工余量為6mm 2.5.2 2XΦ12孔 最終需要加工尺寸至Φ12，查《互換性測量技術(shù)》可得7級精度 查《機械制造工藝學》需要經(jīng)過鉆孔 擴孔 粗絞 精絞可以達到要求 其中可以將鉆孔、擴孔視為粗加工階段 查表《金屬機械加工》表4-15查出絞孔各工序尺寸以及工序間余量 粗絞、精絞視為半精加工、精加工階段 鉆孔階段 鉆孔至 11（IT11） 擴孔階段 擴孔至 12.85（IT11） 粗絞階段 粗鉸至12.95（IT9） 精絞階段 精鉸至 12（IT7） 工序間加工余量（排除鉆孔）擴孔0.85mm 粗絞0.1mm 精絞0.05mm 則加工Φ12孔總余量為1mm 2.5.3底面的加工 查表《金屬機械加工》表4-28查出平面加工工序尺寸以及工序間余量 精刨B1 B2 C面后，下底面到C面尺寸達到18.0mm，加工余量0.5mm，故此，半精刨加工時下底面到C面尺寸為17.5（IT8）。 粗銑底平面，加工余量2.5mm 則粗銑前，總高度應為84.5（IT11）(毛坯尺寸) 2.6 機床以及刀具的選擇 2.6.1 機床的選擇 工序10、25、45 為銑削加工，工步少，依據(jù)工件尺寸選擇X6132立式銑床 工序20、40 為鉆孔、擴孔、絞孔加工，依據(jù)工件尺寸選擇Z5125A立式鉆床 工序35、55 為粗鏜、精鏜、半精鏜加工，依據(jù)工件尺寸選擇C620車床 工序30、50 為粗刨、半精刨、精刨加工，依據(jù)工件尺寸選擇B6025刨床 2.6.2 刀具的選擇 底面銑削選擇硬質(zhì)合金刀端面銑刀。 鉆孔Φ12mm時，選用直柄麻花鉆。 銑削端面時選擇硬質(zhì)合金端面銑刀。 鏜孔時選用硬質(zhì)合金60°內(nèi)孔車刀 刨削，粗刨時選用平面刨刀，精刨時選用圓頭精刨刀 2.7 主要切削用量的確定 查詢《機械制造技術(shù)基礎課程設計》表5.1~5.30選擇進給量、切削速度并計算出主軸轉(zhuǎn)速。 [工序10] 粗、半精刨C基準面 在粗銑工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=2.5mm 取每齒進給量f=0.3mm/z 取切削速度V=34.6m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/πd=1000*34.6/3.14*80=137r/min [工序40] 半精銑粗、半精刨C基準面 半精銑時，背吃刀量取0.5mm至2mm，故背吃刀量a等于半精銑工序時的加 工余量=1mm 取每齒進給量f=0.2mm/z 取切削速度V=40m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*80)=159r/min [工序25] 粗銑左右兩側(cè)端面 在粗銑工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a等于粗銑工序時的加工余量=3mm 查手冊 取每齒進給量f=0.3mm/z 取切削速度V=34.6m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速n=1000*34.6/(3.14*65)=170r/min [工序50] 半精銑左右兩端面 半精銑時，背吃刀量取0.5mm至2mm，背吃刀量a等于半精銑工序時的加工余量=1mm 取每齒進給量f=0.2mm/z 取切削速度V=40m/min 銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*65)=196r/min [工序20] 鉆孔、擴孔 [工步1] 鉆孔至Φ11 第一次鉆孔加工余量為11mm，一次行程鉆完，故選擇背吃刀量a等于鉆孔工步時的加工余量=11mm 工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進給量f=0.45mm/r 選擇切削速度V=0.45mm/r 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.45/(3.14*11)=782.7r/min [工步2] 擴孔至Φ12 擴孔時加工余量0.85mm，一次行程擴完，故選擇背吃刀量a等于擴孔工步時的加工余量=0.85mm 工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進給量f=0.8mm/r 選擇切削速度V=0.18m/s 鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.18/(3.14*12.85)=290.2r/min [工步2]精絞孔至12 精絞孔的加工余量為0.05mm，一次行程絞完。背吃刀量a等于精絞孔工步時的加工余量=0.05mm 選擇進給量f=2.5mm/r 切削速度V=10m/min 主軸轉(zhuǎn)速 n=1000V/(πd)=1000*10/(3.14*12)=267r/min=266r/min [工序35] 粗鏜Φ50 在粗鏜工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=5mm 選擇進給量為f=0.5mm/r 取削速度為V=0.5m/s 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.5/（3.14*40）=238.8r/min [工序60] 半精鏜、精鏜大孔 [工步1] 半精鏜 半精鏜工序時，背吃刀量通常取0.5~2.5mm，故取背吃刀量a等于半精鏜工序時的加工余量=2.5mm 選擇進給量為f=0.4mm/r 切削速度為V=0.6m/s 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.6/（3.14*40）=286.6r/min [工步2] 精鏜 取背吃刀量a等于精鏜工序時的加工余量=0.5mm 選擇進給量為f=0.3mm/r 切削速度為V=0.4m/s. 車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.4/（3.14*40）=192.1r/min 14 第3章 夾具設計 見夾具說明書 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設備 1 鑄 鑄造毛坯 2 熱處理 時效處理 3 銑 1. 銑底面 2. 銑與定位鍵配合的面 臥式銑床X6132 4 銑 銑上表面各個小凸臺 立式銑床X50K 5 銑 銑夾具體兩側(cè)U型槽 立式銑床X50K 6 鉆 1. 鉆M8底孔Φ6.8 2. 鉆兩M6底孔Φ5 3. 鉆兩M5底孔Φ4.2 4. 鉆Φ10孔 5. 鉆四個Φ5孔 6. 鉆兩Φ6銷孔 鉆床 7 攻螺紋 1. 攻兩M8 2. 攻兩M6 3. 攻兩M5 鉆床 8 鉗 去毛刺 9 檢 檢驗 10 檢 總檢 11 清洗、入庫 清洗、入庫 總結(jié) 通過為期一個半星期的課程設計使我加深了對機械制造基礎這一門課程實用性的理解，也是我明白了工廠里面工人操作流程，對于一個產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，加工工藝規(guī)程，我有了一些粗層次的了解，我認為出去以后當我看到那一張張工序卡片，工藝卡片，我一定能看懂它，感謝有這樣一次機會！感謝我們團體成員為這次課程設計所付出的辛勤努力，以及傅老師的指導。 參考文獻 [1] 盧秉恒.機械制造技術(shù)基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2007.12. [2] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991. [3] 柯建宏，賓鴻贊.機械制造技術(shù)基礎課程設計.華中科技大學出版社，2006. [4]鄭修本.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999. [5] 鄒青.機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程.機械工業(yè)出版社，2004. 1.外文翻譯 機械加工零件的工藝及夾具設計 摘 要：本文對機械加工零件的結(jié)構(gòu)和工藝進行了分析，確定了機械加工工藝路線，夾具在機械加工中所占的地位和重要性，以及夾具設計。隨著科學的日益發(fā)展進步和國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整,工程機械行業(yè)已成為沒有政策壁壘的完全競爭行業(yè) 關鍵詞：技術(shù)背景/發(fā)展趨勢/工序/定位方案 1 機械加工歷史背景及其意義 機械制造業(yè)是一個古老而永遠充滿生命力的行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的要求越來越高，機械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。自新中國成立以來，我國的制造技術(shù)與制造業(yè)得到了長足發(fā)展，一個具有相當規(guī)模和一定技術(shù)基礎的機械工業(yè)體系基本形成。改革開放二十多年來，我國制造業(yè)充分利用國內(nèi)國外兩方面的技術(shù)資源，有計劃地推進企業(yè)的技術(shù)改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟效益發(fā)生了顯著變化，為推動國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了很大的貢獻。盡管我國制造業(yè)的綜合技術(shù)水平有了大幅度提高，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍存在階段性差距。進入二十一世紀，我國發(fā)展經(jīng)濟的主導產(chǎn)業(yè)仍然是制造業(yè)，特別是在我國加入世貿(mào)組織后，世界的制造中心就從發(fā)達國家遷移到了亞洲，我國有廉價的勞動力和廣大的消費市場，因此，我國工業(yè)要想發(fā)展，就需要有相應的技術(shù)和設備來支持。 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備工業(yè)；是科學技術(shù)物化的基礎；是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體；是國防建設的基礎；是實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長的重要支柱；也是為提高人民生活質(zhì)量、提供消費類機電產(chǎn)品的供應工業(yè)。它對國民經(jīng)濟運行的質(zhì)量和效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化具有極其重要的作用。 2 機械行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 隨著社會的發(fā)展，各種機械逐漸運用到各個行業(yè)中，不管是在農(nóng)用、軍用、工用等方面，離開了機械的操作就談不上效率，因此，從某中角度上來說，一個國家的經(jīng)濟實力、社會地位，和機械行業(yè)的發(fā)展是密不可分的。各工業(yè)化國家經(jīng)濟發(fā)展的歷程表明，沒有強大的裝備制造業(yè)，就不可能實現(xiàn)國民經(jīng)濟的工業(yè)化、現(xiàn)代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的重要因素，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，推進機械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，提高國民經(jīng)濟整體素質(zhì)，增強我國經(jīng)濟的國際競爭力，保障國防安全等都具有重要而深遠的意義。 3 機械加工工藝規(guī)程制訂 3.1 機械加工工藝過程的定義 機械加工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過程。機械加工工藝過程直接決定零件及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，對產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大的影響，是整個工藝過程的重要組成部分。 3.2 機械加工工藝過程的組成 組成機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。 ⑴ 工序是指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動定額、配備工人及機床設備、安排作業(yè)計劃和進行質(zhì)量檢驗的基本單元。 ⑵ 安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。 ⑶ 當應用轉(zhuǎn)位（或移位）加工的機床（或夾具）進行加工時，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對于機床要經(jīng)過幾個位置依次進行加工，在每一個工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。 ⑷ 工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉(zhuǎn)速和進給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。 ⑸ 在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱為一次走刀。 3.3 機械加工工藝規(guī)程的定義 規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件，稱為工藝規(guī)程，它是企業(yè)生產(chǎn)中的指導性技術(shù)文件。 3.4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內(nèi)容 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，進行機床調(diào)整，專用工藝裝備的設計與制造，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。 3.5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟 在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機械加工工藝規(guī)程的基本原則。 制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟如下： ①根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領決定生產(chǎn)類型； ②分析零件加工的工藝性； ③選擇毛坯的種類和制造方法； ④擬訂工藝過程； ⑤工序設計； ⑥編制工藝文件。 4 夾具設計 4.1 夾具設計的意義 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，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,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、組合化等當代先進設計思想,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。 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進行特殊的調(diào)整。但是,在實際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產(chǎn)實際的需要。 用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。2.采用專用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動強度,保障生產(chǎn)安全的目的。 4.2 夾具的發(fā)展趨勢 工業(yè)設計是人類社會發(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”，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設計經(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)設計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設計師應在上述工業(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)設計的范疇”。 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術(shù)基礎，一方面，技術(shù)制約著設計；另一方面，技術(shù)也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結(jié)構(gòu)形式和適當?shù)募庸すに嚕湍軌騽?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。 現(xiàn)在，機械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進。機械加工工藝以各個工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎上，盡可能采用國內(nèi)、外先進工藝技術(shù)和經(jīng)驗。還應保證操作者良好的勞動條件。但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗來編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時定額也憑經(jīng)驗來確定，十分粗略，缺乏科學依據(jù)，難以進行合理的經(jīng)濟核算 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。現(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。 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標準化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。 利用更好的夾具，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。一個好的夾具是加工出合格產(chǎn)品的首要條件，為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。 參考文獻 1：裘愉，組合機床，北京：機械工業(yè)出版社，1995. 2：金振華.組合機床及其調(diào)整與使用.北京：機械工業(yè)出版社，1990. 3：沈延山.生產(chǎn)實習與組合機床設計.大連：大連理工大學出版社，1989. 4：上海市大專院校機械制造工藝學協(xié)作組編著.機械制造工藝學.福建科學技術(shù)出版社，1996. 5：王華坤，范元勛.機械設計基礎.北京：兵器工業(yè)出版社，2000. 6：馮辛安.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社，1998. 7：陳日曜.機械原理.北京：機械工業(yè)出版社，1992. 8：方子良.機械制造技術(shù)基礎.上海：上海交通大學出版社，2004. 9：劉秋生，李忠文.液壓傳動與控制.北京：宇航出版社，1994. 10：陳于萍，周兆元.互換性與測量技術(shù)基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2005. 11：東北重型機械學院等.機床夾具設計手冊.上海：上?？萍技夹g(shù)出版社，1979. 12：《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1987. 13：王先逵.機械制造工藝學（上下冊）.北京：清華大學出版社，1989. 14：崇凱.機械制造技術(shù)基礎課程設計指南. 15：黃如林，汪群.金屬加工工藝及工裝設計. 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