壳体零件的机械加工工艺及专用夹具设计【钻左侧面Φ12阶梯孔】【铣上端面】

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This design is designed to improve the processing efficiency of the shell, so we first have a careful analysis of the structural characteristics and process of the shell, and then determine a reasonable set of processing scheme, the processing scheme is simple, easy to operate, and can ensure the quality of parts processing. In order to improve labor productivity, reduce labor intensity, ensure the processing quality, special fixture is needed to meet the needs of the process. Keywords：shell ；fixture ；processing technology 1 前言 制造工艺是制造技术的灵魂、核心和关键，是生产中最活跃的因素。其过程是采用金属切削刀具或磨具及其他加工方法来加工工件，使工件达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，从而生产成为合格零件。而机械加工工艺规程是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。机床夹具是机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。使用夹具可以有效的保证加工质量，提高生产效率，降低生产成本，扩大机床的工艺范围，减轻工人劳动强度，保证安全生产等。 课题的主要研究内容是壳体的加工工艺、规程设计和夹具的工装设计。其中需要解决的主要问题是处理好生产中工件的加工质量、生产效率和经济性之间的关系。 2 工艺规程部分 工艺路线是制造单位按照规定的作业流程完成生产任务的途径，主要用来进行加工路线和车间成本统计。其包含了定位基准的选择，主要表面的加工，加工阶段的划分与工序的合理组合等内容。通过查阅了杨叔子主编《机械加工工艺师手册》，现就文中有关内容论述如下： 1、定位基准的选择 在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度，因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。 （1）粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准的选择原则是： 1）选择应加工表面为粗基准。 2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。 5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的，多次使用难以保证表面间的位置精度。 （2）精基准的选择 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。 精基准选择原则是：基准重合原则；基准统一原则；互为基准的原则；自为基准原则。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 2、加工阶段的划分与工序的合理组合 零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量，提高生产率，降低加工成本都至关重要。参考文献[1]中的第1篇械加工工艺基础 第4章 机械加工工艺规程制订有： （1）加工阶段的划分 按加工性质和目的的不同，工艺过程一般可划分成粗加工、半精加工、精加工和 光整加工几个阶段。划分加工阶段的作用是：能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响；及早发现毛坯缺陷；便于安排热处理、可合理使用机床；避免或减少损伤已精加工过的表面。 （2）工序的组合 组合工序有两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序所安排的加工内容多；有利于保证各加工面间的相互位置精度要求；有利于采用高效机床和工艺装备；生产面积和操作工人数量减少；生产计划和生产组织得到简化；工件装夹次数减少。 工序分散的特点；工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容少；所使用的工艺设备和装备比较简单、易于调整和掌握；生产技术准备工作较容易。 3 夹具设计部分 夹具的设计要考虑的有定位元件的选择，夹紧装置与夹紧力的确定以及典型夹具 的设计原则等因素，我主要查阅了《金属切削机床夹具设计手册》《机床夹具图册》《机床夹具设计与制造》《机械零件设计手册》《公差与配合》《机械制造工艺学》等资料和书籍。 3.1 零件的安装 在零件加工时，要考虑的重要问题之一就是如何将工件正确地装夹在机床上或夹具中。所谓装夹有两个含义，即定位和夹紧，有些书中将装夹称之为安装。李昌年主编《机床夹具设计与制造》有以下论述： 1、定位元件的确定 定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具中占有正确位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。所以参考文献[4] 第二章中介绍常用定位方法有： （1）工件以平面定位 （2）工件以圆柱孔定位 （3）工件以外圆表面定位 （4）工件以其他表面定位 （5）定位表面的组合 （6）一面两孔定位 2、夹紧装置的确定 夹紧是指工件在定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操作。由参考文献[4]第三章有： （1）夹紧装置的确定 夹紧装置时夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应注意满足以下要求： 1）在加紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。 2）夹紧力大小适当。 3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。 4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。 3.2 夹具设计基本要求 1．夹具应满足零件加工工序的精度要求，特别是对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和位置公差等。 2．夹具应达到加工生产率的要求。 3．夹具的操作要方便、安全。 4．能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。 5．要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。 6．要具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。 3.3 夹具的设计方法 主要是绘制所需的图样同时制定有关的技术要求。应在参阅有关典型夹具图样的基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最后确定夹具的结构。 3.4 夹具的设计步骤 1．设计的准备：夹具设计前，设计人员应明确设计任务和要求，根据任务认真调查研究，要收集所需资料，并对其进行分析。 2．夹具设计的方案设计： （1）确定夹具的类型。 （2）根据六点定位规则确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。 （3）确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。 （4）确定刀具的调整方案，选择合适的对刀元件或导向元件。 （5）确定夹具与机床的连接方式。 （6）确定其他元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。 （7）确定夹具总体布局和具体的结构形式。 （8）绘制总体草图。 （9）进行工序精度分析。 （10）对动力夹紧力验算。 4 总结 综上所述，机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是将设计图样转化成产品的必要条件。一套符合生产实际的工艺技术和夹具，可以实现产品的“优质、高产、低耗”的条件。本次壳体零件的机械加工工艺及专用夹具的设计是在学完了机械制造工艺理论课和大部分专业课的基础上进行的大学毕业前的最后一个实践环节。是对所有课程一次深入的综合性的复习，也在设计过程中拓展了更多的相关专业知识面，是一次理论联系实际的适应性训练。通过该次设计不仅能锻炼自己的分析和解决问题的能力，同时也培养了查阅手册及书籍资料的能力，为以后毕业后工作积累了一定的经验。 参考文献 [1] 濮良贵，纪名刚等著.机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社,2006 [2] 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版）.高等教育出版社,2006 [3] [4] 理查德G巴蒂纳斯，机械工程设计（第一版），机械工业出版社，2016 [5] 王先逵,机械加工工艺手册．北京：机械工业出版社，2008 [6] 蔡建国,机床夹具设计原理．西安：陕西科技出版社，1981 [7] 朱耀祥，现代夹具设计手册（第一版），机械工业出版社，2010 [8] 吴拓，机床夹具设计实用手册（第一版），化学工业出版社，2014 [9] Peter J. H．offman, Special Fixture,《Precision Machining TechnologyCengage Learning》 [10]Martin Philip Bendsoe，Worm Gear Reducer Box,《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 [11]Faydor L. Litvin,Worm Gears,《Computer Methods in Applied Mechanics&Engineering》 [12]GUO Yangchun. Precision Shaft Fixture For Plane Grinder [J]. Manufacturing Technology & Machine Tool,2010 [13]Gearbox shell machining process design,Serope kalpakjian,Steven R.Schmid, 《Manufacturing Engineering and Technology－Machining》,2004年3月第1版 毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述 指导教师意见 指导教师： 年 月 日 专业教研室审查意见 负责人： 年 月 日 11