插床箱体工艺及工艺装备设计【全套含CAD图纸、说明书】

插床箱体工艺及工艺装备设计【全套含CAD图纸、说明书】,全套含CAD图纸、说明书,插床,箱体,工艺,装备,设计,全套,CAD,图纸,说明书 本科生毕业论文任务书 论文(设计)题目 插床箱体工艺及工艺装备设计 学生姓名 专业班级 机自1202班 学 号 15 指导教师 教研室(或外聘单位) 机械制造 起止时间 年 2 月 29 日 至 2015 年 5 月 20 日 毕业论文(设计) 任务、目的与基本要求： 一、毕业设计任务 此待加工零件是一个较为复杂的机械零件，其工艺规程设计及工艺装备设计需要学生熟悉零件基本的生产工艺流程，绘制零件图，并根据批量生产要求对其进行结构和工艺分析后拟订详细的工艺规程，确定夹具结构和主要零部件。并绘制夹具装配总图和零件图； 二、目的 通过完成毕业设计，全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识，并运用所学知识解决实际设计问题，提高分析问题、解决问题的能力。掌握各种手册、文献资料在工艺工装设计的应用方法。通过文献检索、英文翻译，提高学生运用计算机和英语的能力，提高学生的综合素质。 三、具体要求: 1．了解零件的主要功用并根据简图画出详细零件图； 2．按照年生产量为5000件的要求对其进行结构分析后拟定其加工路线及详细工艺规程，确定各工序尺寸、工序加工余量、加工工时等； 3．确定1~2道典型工序的切削用量、时间定额，校核功率； 4. 对加工进行工艺分析，设计夹具一套，绘制夹具装配总图和夹具主要零件图； 5．撰写设计说明书壹份，要求字符数不少于8000字，中文摘不少于200字，外文摘要与中文摘要对应。文本的质量符合毕业设计说明书规范。。 6．图纸工作量应不少于2.5个A0幅面，零件图为CAD出图。 7．翻译指导教师指定的本专业外文资料（也可以自己选定），英文字符在1.2万字符以上，要求译文通顺、达意。 8. 设计文档应该规范正确，全部符合相关要求；在提交答辩之前必须自己上网查重并且符合要求； 主要参考文献与资料： 主要参考文献与资料： [1] 倪小丹，杨继荣 .机械制造技术基础[M]. 北京 :清华大学出版社, 2007 [2] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M]. 北京 :机械工业出版社 , 2002 [3] 王先逵 .机械制造工艺学[M]. 北京 :机械工业出版社, 2001 [4] 李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京: 机械工业出版社, 1999 [5] 杨继荣，肖伟跃，车晓毅.现代制造工艺理论与方法[M] .湖南文理学院出版（湘常新出准字（2006）第044号 [6] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社, 2001 [7] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社, 2001 [8] 贾沛泰，高长庆.国内外常用金属材料手册[M].南京：江苏科学技术出版社,1999 [9] 李庆寿.机床夹具设计[M]. 北京: 机械工业出版社 , 1984 [10] Haffman E G．Jig and Fixture Design．America，VNR CO．，1998． 毕业论文 (设计)进度安排： 毕业论文 (设计)进度安排： ① 毕业设计课题调研阶段：（第1~2周）：课题调研及文献检索、完成英文翻译。 ② 毕业设计开题报告阶段：（第3～4周）：完成开题报告。 ③ 毕业设计主要工作阶段：（第5～12周）： （1）完成系统的总体方案结构设计。（第5～6周） （2）工艺分析及夹具设计。（第7～9周） （3）详细设计。（第10周） （4）完成设计说明书的撰写工作。（第11～12周） ④ 毕业设计答辩阶段：（第13～15周） 课 题 申 报 与 审 查 指导教师（签名）： 2015年 11 月 25 日 教研室主任（签名）： 2015年 11 月 日 学院教学院长（签名）： 2015年 11 月 日 插床箱体工艺及工艺装备设计 本科生毕业设计 题 目：插床箱体工艺及工艺装备 设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 中文摘要及关键词 摘 要：本设计是基于插床箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。插床箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以插床箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以上端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出底平面，再以底平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用底平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用专用机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。 关键词：插床箱体类零件；工艺；夹具； 英文摘要及关键词 Abstract：The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Key words: box type parts process; fixture; 目 录 中文摘要及关键词 I 英文摘要及关键词 II 第1章 绪论 1 1.1 机械加工工艺概述 1 1.2机械加工工艺流程 1 1.3工艺设计的重要性 2 1.4 现代制造工艺的发展现状与趋势 4 第2章 加工工艺规程设计 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.1.2 零件的工艺分析 7 2.2 插床箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 7 2.2.1 孔和平面的加工顺序 7 2.2.2 孔系加工方案选择 7 2.3 插床箱体加工定位基准的选择 8 2.3.1 粗基准的选择 8 2.3.2 精基准的选择 8 2.4 插床箱体加工主要工序安排 9 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 13 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）[3] 14 2.7 时间定额计算及生产安排 22 第3章 铣床夹具设计 26 3.1设计要求 26 3.2夹具设计 26 3.2.1 定位基准的选择 26 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 26 3.3 误差分析与计算 28 3.4定位误差的分析 29 3.5夹具设计及操作的简要说明 30 总结 31 参 考 文 献 32 插床箱体工艺及工艺装备设计 31 第1章 绪论 1.1 机械加工工艺概述 零件的工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具大的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济各部门科学研究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。减速器也是有些设备中所不可缺少的，我们应该了解减速器的机械制造工艺过程才能把产品制造出来。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。 1.2机械加工工艺流程 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 1.3工艺设计的重要性 目前中国工业设计行业的现状是教育界、学术界重视外观创意，轻视甚至忽略结构设计的情况比较严重。为什么出现这种现象，和我们国家的国情有很大的关系。建国以来到改革开放初期，我们国家可以说不需要工业产品外观造型设计，那时的物质生活极其缺乏，一切生产活动都本着降低成本，满足功能的前提，对产品外观造型基本没有要求。进入九十年代以后，随着人们精神、物质生活水平的提高和国外富有设计感的产品大量涌入国内市场，使国人大开了眼界，也促使了国内教育界、学术界对工业产品外观造型设计这个行业的重视。大批学校开设了工业设计这个专业，每年培养了大量的工业设计毕业生，举办了名目繁多的工业设计大赛，也涌现了很多的令人眼花缭乱的作品，连国际性的设计大奖也拿了不少。一派欣欣向荣的样子。 但是，让人不理解的是为什么这么多优秀的作品真正能转化为产品的却没有多少，转化成产品又能大卖的就更没有多少。是作品不够漂亮吗？是消费者不能接受高品质高价格的产品吗？笔者认为都不是，其实真正的原因是出在生产的问题上，出在作品转化为产品的环节上，是设计师轻视、忽略甚至根本没有考虑产品本身的结构规律和生产工艺性上。这也跟中国的工业设计教育有关。目前学校中工业设计系走两条路线，一条是艺术类学生，主要学习的还是美学；另一条是工科学生，主要学的是结构。艺术类院校毕业的学生毕业时可能连生产图纸都不会看，更谈不上对工艺、材料和功能性结构的了解。而真正的工业设计师不同于平面设计师，要想把产品从想法实现成成品，需要设计者有很高的综合素质，其中包括对生产工艺、生产流程、材料、模具加工等各个方面的一定程度的熟悉和了解。 两年前，笔者在成都刚开始创立意町工业设计公司的时候，有位工业设计专业实习生问我产品结构设计需要考虑哪些因素，当时我详细地向他做了解答。我认为结构设计要考虑的因素很多：从物理学上来讲要考虑强度、减震、散热、降噪、电磁屏蔽；从组织学上讲要考虑材料、工艺，包括加工工艺、表面处理工艺和装配工艺；从经济学上来讲要考虑成本、相关标准、相关法规，比如安全性和环保性；从消费者方面来考虑还有易学性，使用的合理性和舒适性等。以上的任何一点没有考虑到，都有可能导致产品开发的全盘失败。 例如我曾经参与的一个为某科技公司设计的一款光学测量仪器的案例，产品功能要求主支架要有足够高的刚性，否则测量结果误差较大，对仪器的自身重量又有限制。虽然我们的外观设计方案获得了客户认可，结构设计也满足了强度、散热和重量限制的要求，但是样机的测试结果却不是很满意。刚开始以为是支架强度不够，采取了很多增加强度的措施还是没有改善。分析了很久才初步确认，是仪器发出的热风引起的空气波动导致光学镜头捕捉的测量数据失真。必须要修改热设计，改变进出风的方式，这样一来，最先受到大家一致认同的外观设计方案不得不放弃。重新开始设计外观，而后续还将出现什么问题，尚不可预知。再举一个结构设计导致外观设计方案大改的案例。我们按照客户确认的外观造型做了小批量样机，测试的时候发现产品内部温升太高，开机一小时就已经升高了40度，作为一个户外长期使用，随身携带的产品，这样的结果肯定是不能接受的，也是必须要修改热设计，把温升降下来。我们采用了多种散热的办法，做了很多次实验，最后倒是把温升降下来了，外形也改得面目全非了，大半个外壳都由塑料件改为铝合金的了。 所以说产品外观造型也不是天马行空，随意涂鸦的。比如要考虑模具加工成本，分型线就不能乱开，要能使模具最好分模；要考虑散热、降噪、电磁屏蔽，进风口和出风口就必须在它应该在的位置，必须要保证一定的形状和面积；要考虑产品的生产成本，材料选择、生产加工工艺、表面处理工艺和包装方式也就必然受到限制；要考虑目标消费群的历史文化、宗教信仰、传统禁忌，那么形状和颜色就不能导致使用者抵触。 总的说来，产品就是产品，不是艺术品，虽然它需要批上艺术的外衣，但是更重要的却是设计工业产品绝对不能违背产品生产、销售、使用的内在规律，只有这样，才能设计出叫好又叫座的产品来。 1.4 现代制造工艺的发展现状与趋势 随着机械制造业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵不断发生变化，近一二十年的技术进展主要表现在以下几方面： 1 常规工艺的不断；优化常规工艺的方向是实现高效化、精密化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗少污染的先进实用工艺为主要目标，同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测控制系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业所采用。 2新兴加工方法的不断出现和发展；新兴加工方法包括精密加工、细微加工、特种加工及高密度能加工、新硬材料加工技术、表面功能性覆盖技术和复合加工，以适应机械产品更新换代对制造工艺提出的更高、更新的制造模式。 3自动化等高新技术与工艺的紧密结合；微电子、计算机和自动化技术与工艺及设备相结合，使传统工艺面貌产生显著、本质的变化，如生产线自动控制、在线检测自适应控制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助夹具设计、计算机辅助装配工艺设计和智能制造系统等。 机械制造是国民经济发展和各部门科技进步的基础。在现代化条件下机械制造的发展方向是：开发工艺可行性广、能保证各种原料消耗最少、可靠性和自动化精度高的新一代技术。 机械制造工艺及其实现组织形成的发展趋势，在很大程度上取决于机器结构的发展方向和它的技术使用特征。机器制造中的科技进步将促进以计算机和生产全盘自动化为基础的工序少和能源节约的工艺的建立推广。 机器制造工艺组织的远景发展的概念是考虑在集管理、信息和技术为一体的基础上建立全盘自动化工厂，将最终产品的各个加工阶段连接起来。这时，在科技发展现阶段的自动化工厂将不是无人企业。由人服务和管理的体系和机器会发 挥作用。新的智能型和集成型的生产手段与高度熟练的工作人员相结合，将在市场需求变化的条件下假造出满足技术和社会经济需求的先决条件。 在现今的发达国家中，毛坯生产的发展趋势表明，今后毛坯生产发展方向是力图在经济合理的范围内,使毛坯接近成品零件的尺寸形状。这可降低金属消耗量，减少加工余量和毛坯及铁屑的运输费用，这样就可提高生产率，降低零件的。受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式加工工艺， 它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成 形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 CAD、CAPP 和 CAM 原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的 CAD/CAM 系统问世。通常只能采用手工的方法或部分借助于 CAD 造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具安装与校正。采用美国 Jergens（杰金斯）公司球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率作用。 3 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化基础。利用模块化设计系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发基点。省工、省时，合式夹具系统，一次性投资比较大，夹具系统可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler（戴美乐）公司孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少配套元件，即能组装成多种多样焊接夹具。元件功能强，使夹具通用性好，元件少而精，配套费用低，经济实用才有推广应用价值。 目前中国制造业发展迅猛，以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%～95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。 插床箱体工艺及工艺装备设计 第2章 加工工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 题目给出的零件是插床箱体。是插床上的重要部件之一，其主要作用是支撑，从而起到支撑的作用，用来保证主轴的精度。 2.1.2 零件的工艺分析 由插床箱体零件图可知。插床箱体是一个壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （1）以上端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：上端面的铣削加工；螺孔加工其中上端面有表面粗糙度要求为， （2）以支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 2个；前后端面；螺孔的孔。 （3）以底面为主要加工平面的加工面。 2.2 插床箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该插床箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于插床箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 2.2.1 孔和平面的加工顺序 插床箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工插床箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。插床箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 插床箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 2.2.2 孔系加工方案选择 插床箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据插床箱体零件图所示的插床箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （1）用镗模法镗孔 在大批量生产中，插床箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将插床箱体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 2.3 插床箱体加工定位基准的选择 2.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入插床箱体的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以插床箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距底平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 2.3.2 精基准的选择 从保证插床箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证插床箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从插床箱体零件图分析可知，它的底平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是插床箱体的装配基准，但因为它与插床箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 2.4 插床箱体加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。插床箱体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工底平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于底平面加工完成后一直到插床箱体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，上端面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于插床箱体，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。 根据以上分析过程，现将插床箱体加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造毛坯 2 清砂 除去浇冒口，锋边及型砂 3 热处理 退火 4 检验 检验毛坯 5 划线 划线 划出底面的加工位置线 6 粗铣 按线找正 粗铣底面E 精铣底面E 7 钳 钻-扩-锪底面E上4×Ø13 4×Ø20孔 钻Ø8 销孔 8 粗铣 粗铣上表面 9 粗铣 粗铣前凸台表面 10 粗铣 粗铣后凸台表面 11 粗铣 粗铣左侧表面 12 精铣 精铣前凸台面 13 精铣 精铣后凸台表面 14 粗镗 粗镗前 后表面4-Ø38 Ø30 以及前表面Ø130 粗镗Ø124孔 15 钳 上表面 钻,扩,绞 Ø22 Ø8 16 钳 钻后表面5-Ø6 ；攻丝5-M6 17 钳 钻前凸台面4-Ø10； 攻丝4-M10 18 钳 钻左侧表面4-Ø6；攻丝4-M6 19 镗 半精镗-精镗前 后表面4-Ø38 Ø30 20 钳 倒角去毛刺 21 检验 检验 工艺路线二： 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造毛坯 2 清砂 除去浇冒口，锋边及型砂 3 热处理 退火 4 检验 检验毛坯 5 划线 划线 划出底面的加工位置线 6 粗铣 按线找正 粗铣底面E 精铣底面E 7 钳 钻-扩-锪底面E上4×Ø13 4×Ø20孔 钻Ø8 销孔 8 粗铣 粗铣上表面 9 粗铣 粗铣前凸台表面 10 粗铣 粗铣后凸台表面 11 粗铣 粗铣左侧表面 12 精铣 精铣前凸台面 13 精铣 精铣后凸台表面 14 粗镗 粗镗前 后表面4-Ø38 Ø30 以及前表面Ø130 粗镗Ø124孔 15 镗 半精镗-精镗前 后表面4-Ø38 Ø30 16 钳 上表面 钻,扩,绞 Ø22 Ø8 17 钳 钻后表面5-Ø6 ；攻丝5-M6 18 钳 钻前凸台面4-Ø10； 攻丝4-M10 19 钳 钻左侧表面4-Ø6；攻丝4-M6 20 钳 倒角去毛刺 21 检验 检验 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造毛坯 2 清砂 除去浇冒口，锋边及型砂 3 热处理 退火 4 检验 检验毛坯 5 划线 划线 划出底面的加工位置线 6 粗铣 按线找正 粗铣底面E 精铣底面E 7 钳 钻-扩-锪底面E上4×Ø13 4×Ø20孔 钻Ø8 销孔 8 粗铣 粗铣上表面 9 粗铣 粗铣前凸台表面 10 粗铣 粗铣后凸台表面 11 粗铣 粗铣左侧表面 12 精铣 精铣前凸台面 13 精铣 精铣后凸台表面 14 粗镗 粗镗前 后表面4-Ø38 Ø30 以及前表面Ø130 粗镗Ø124孔 15 钳 上表面 钻,扩,绞 Ø22 Ø8 16 钳 钻后表面5-Ø6 ；攻丝5-M6 17 钳 钻前凸台面4-Ø10； 攻丝4-M10 18 钳 钻左侧表面4-Ø6；攻丝4-M6 19 镗 半精镗-精镗前 后表面4-Ø38 Ø30 20 钳 倒角去毛刺 21 检验 检验 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “插床箱体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （1）上端面的加工余量。 根据工序要求，上端面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。 精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。 （3）上端面螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照《机械加工工艺手册》表2.3.71， （4）前后端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23，其加工余量规定为，现取。 半精铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》，其加工余量值取为。 精铣：参照《机械加工工艺手册》，其加工余量取为。 铸件毛坯的基本尺寸为，根据《机械加工工艺手册》表2.3.11，铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。 毛坯为实心，不冲孔。参照《机械加工工艺手册》表2.3.71，现确定螺孔加工余量为： （6）前后端面支承孔。 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下： 由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下： 参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23，其余量规定为，现取其为。 （8）两侧面螺孔加工余量 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）[3] 工序6：按线找正 粗铣底面E精铣底面E 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数[10] 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 粗铣底面 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 工序7：钻-扩-锪底面E上4×Ø13 4×Ø20孔,钻Ø8 销孔 机床：钻床Z3050 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 切削深度： 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.39，取 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.41，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： （2） 沉孔 切削深度： 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.39，取 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.41，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 工序8：粗铣上表面 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 工序9：粗铣前凸台表面 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数[10] 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 工序10 粗铣后凸台表面 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 工序11：粗铣左侧表面 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀YG8，硬质合金立铣刀YT15 铣刀直径，齿数 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 工序12：精铣前凸台面 机床：铣床X52K 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数 铣削深度： 每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取 铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取 机床主轴转速：，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 由工序5可知： 走刀次数为1 机动时间： 工序14：粗镗前 后表面4-Ø38 Ø30 以及前表面Ø130 粗镗Ø124孔 机床：镗床t68 刀具：高速钢刀具 切削深度： 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.66，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 行程次数： 机动时间： 工序150 钻后表面5-Ø6 ；攻丝5-M6 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.39，取 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.41，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 由以上计算过程可知：本工序机动时间 工序17 钻前凸台面4-Ø10； 攻丝4-M10 切削深度： 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.39，取 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.41，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 工序18：钻左侧表面4-Ø6；攻丝4-M6 机床：钻床Z3050 刀具：麻花钻 切削深度： 进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.39，取 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.41，取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥 进给量：由于其螺距,因此进给量 切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.105，取 机床主轴转速：，取 丝锥回转转速：取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： （盲孔） 机动时间： 2.7 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求，该的年产量为中批量。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。 参照《机械加工工艺手册》表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： —单件时间定额 —基本时间（机动时间） —辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 —布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序1：粗、精铣上端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.43，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求 工序2：钻上端面孔、铰定位孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.43， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序4：钻两侧面孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.43， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序5：粗铣前后端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序6：半精铣前后端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序9：粗镗前后端面支承孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.39， 单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求 工序11：精镗支承孔 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.39， 单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求 工序12：前后端面螺纹孔攻丝 机动时间： 辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间为。则 ：参照钻孔值，取 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 第3章 铣床夹具设计 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具侧面的专用夹具，本夹具将用于铣床X52K。 3.1设计要求 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。 3.2夹具设计 3.2.1 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：铣刀 D=100 面铣刀。 则轴向力：见《工艺师手册》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 转矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK 式中 K—基本安全系数，1.5; K—加工性质系数，1.1; K—刀具钝化系数, 1.1; K—断续切削系数, 1.1 则 F=KF=1.5 铣削时 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数K可按下式计算有：： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： 式中参数由参考文献[5]可查得： 其中： 螺旋夹紧力： 该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下： 图4.1 移动压板受力简图 由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 3.3 误差分析与计算 该夹具以一个平面和和2个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： ⑴ 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙 通过分析可得： 因此：当短圆柱销以任意边接触时 ⑵ 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.4定位误差的分析 制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度 . 取. （2）内外圆同轴度误差（查表P297） 故， 则. 知此方案可行。 3.5夹具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。 总结 本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。 在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。 参 考 文 献 [1] 李 洪．机械加工工艺手册[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陈宏钧．实用金属切削手册[M] ．机械工业出版社，2005．1． [3] 上海市金属切削技术协会．金属切削手册[M]．上海科学技术出版社，2002． [4] 杨叔子．机械加工工艺师手册[M]．机械工业出版社，2000． [5] 徐鸿本．机床夹具设计手册[M] ．辽宁科学技术出版社，2003．10． [6] 都克勤．机床夹具结构图册[M] ．贵州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．机床夹具[M] ．中国劳动社会保障出版社，2001．5． [8] 冯 道．机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册[M] ．安徽文化音像出版社，2003． [9] 王先逵．机械制造工艺学[M]．机械工业出版社，2000． [10] 马贤智．机械加工余量与公差手册[M]．中国标准出版社，1994．12． [11] 刘文剑．夹具工程师手册[M]．黑龙江科学技术出版社，2007 [12] 王光斗．机床夹具设计手册[M]．上海科学技术出版社，2002．8． 致谢 在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。 这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，XX老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。 在论文工作中，得到了机电学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。 最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！ 43