畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：推動(dòng)架零件機(jī)械加工工藝以及專用夾具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年3月20日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)中期答辯了，在這段時(shí)間內(nèi)我完成了以下內(nèi)容：
1.1查閱了相關(guān)的外文文獻(xiàn)，并且翻譯了一篇外文文獻(xiàn)。（詳見(jiàn)附頁(yè)）
1.2完善了工藝路線方案，具體如下
工序I 粗銑φ32+00.027mm右端面
工序Ⅱ 銑φ16+00.029mm孔左端面，φ32+00.027mm孔左端面
工序Ⅲ 銑φ16+00.029mm孔右端面，精銑φ32+00.027mm右端面
工序Ⅳ 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸φ32+00.027mm孔，倒角45°
工序Ⅴ 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸φ16+00.029mm,倒角45°
工序Ⅵ 鉆φ10mm孔和擴(kuò)、粗、精鉸φ16+00.032mm孔，鉆φ6.8mm底孔
工序Ⅶ 銑φ16+00.032mm孔下端面
工序Ⅷ 鉆φ6mm的孔，锪120°的錐孔
工序Ⅸ 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序Ⅹ 絲錐攻絲M8-6H
1.3對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析，并且編寫(xiě)了加工工藝，確定了切削用量，計(jì)算了基本工時(shí)（詳見(jiàn)附頁(yè)）
1.4確定了一套夾具的方案。繪制了該夾具的三維草圖和二維裝配圖。
圖1 夾具三維圖
圖2 夾具裝配圖主視圖
圖3夾具裝配圖俯視圖
2.存在問(wèn)題及解決措施
由于零件比較簡(jiǎn)單，所以還得設(shè)計(jì)1-2套夾具，雖然有了一些思路但是一些尺寸定不下來(lái)，結(jié)構(gòu)上也存在問(wèn)題。接下來(lái)要查找資料，多向老師請(qǐng)教，把夾具設(shè)計(jì)中的尺寸及結(jié)構(gòu)確定下來(lái)。
3.后期工作安排
第9周-第10周： 確定夾具方案，確定夾具的尺寸、結(jié)構(gòu)，完成夾具的設(shè)計(jì)。
第11周-第12周： 繪制各夾具的的裝配圖，部分零件圖。
第13周-第14周： 完成畢業(yè)論文，工序卡片。
第15周：準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號(hào)字，行距20磅，單面打印；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊(cè)。
智能化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
摘要：夾具在加工過(guò)程和機(jī)械裝配中是一個(gè)重要的基本的工具。隨著CAD/CAPP/CAM技術(shù)的發(fā)展和CNC技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品越來(lái)越快的更新、實(shí)際生產(chǎn)中所需的夾具復(fù)雜化與多樣化的要求。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是解決這一問(wèn)題的有效方法。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者的參與和經(jīng)驗(yàn)是必須的。在本文中一種新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)出來(lái)，它是為專用夾具而設(shè)計(jì)的，把人工智能技術(shù)應(yīng)用到了CAFD系統(tǒng)中，運(yùn)用了專家系統(tǒng)和三維建模技術(shù)。它討論了配置，一般的功能模塊，知識(shí)表示，推理裝置，夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。本文討論了在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中的智能優(yōu)化技術(shù)。最后利用CAFD系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬的夾具作為例子。
關(guān)鍵詞: 夾具；智能系統(tǒng)；專家系統(tǒng)
1. 引言
專用夾具是一種特殊的工具，它是在制造中使工件定位以及把工件固定在合適的位置。通常情況下它支撐和夾緊工件。在制造中夾具消除特殊標(biāo)志、配置、頻繁的檢查，建立統(tǒng)一的性能。這會(huì)減少操作時(shí)間，提高生產(chǎn)率。由于其不可替代的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)夾具廣泛用于工廠的實(shí)際生產(chǎn)中。由于CAM技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和流行，對(duì)設(shè)計(jì)和制造夾具的效率和可靠性提出了更高的要求。手工的夾具設(shè)計(jì)在制造中是一份傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)的工作，而且設(shè)計(jì)者在夾具設(shè)計(jì)中起很重要的作用。工藝設(shè)備是否可以迅速的提供，影響零件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，特別是在小規(guī)模和多品種的生產(chǎn)中。關(guān)于夾具設(shè)計(jì)有效方法的研究已經(jīng)引起了許多專家和學(xué)者的注意。自從九十年代以來(lái)，許多專家和學(xué)者已經(jīng)試著研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的新方法。基于三維設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)，一種運(yùn)用特征造型和參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的夾具設(shè)計(jì)理論被提出來(lái)。一種為了采用檢索技術(shù)的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的CAFD應(yīng)運(yùn)了分解和重建理論得到了巨大的發(fā)展，特別是隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，專家系統(tǒng)已經(jīng)被引進(jìn)到夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，去實(shí)現(xiàn)特殊的作用。在進(jìn)行傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)師通常需要花費(fèi)大量時(shí)間尋找?jiàn)A具設(shè)計(jì)手冊(cè)和工藝流程圖。這需要花費(fèi)大量的時(shí)間去準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)相關(guān)的，例如為重復(fù)繪制，繁重的工作，很低的效率，已嚴(yán)重的影響了交貨的時(shí)間。然而，傳統(tǒng)的CAFD系統(tǒng)在過(guò)去自動(dòng)化程度很低，它過(guò)多的取決于設(shè)計(jì)者的參與，夾具設(shè)計(jì)過(guò)程是很低效的。由于大部分的設(shè)計(jì)工作是在二維平面上，設(shè)計(jì)者必須具備較高的機(jī)械制圖知識(shí)和空間想象能力。應(yīng)用3D模擬技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)不僅直觀、容易理解，而且降低了對(duì)設(shè)計(jì)者對(duì)專業(yè)技術(shù)的要求。本文主要論述了CAFD系統(tǒng)的配置,一般功能模塊、知識(shí)表示、夾具和夾具組件模塊基礎(chǔ),推理機(jī)制,知識(shí)庫(kù)。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，AI技術(shù)已經(jīng)引入到夾具CAD系統(tǒng)中，一種基于3D特征建模，可以有效利用專家優(yōu)勢(shì)和三維特征造型技術(shù)的智能CAFD系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)了。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1顯示了CAFD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，展示了一種更詳細(xì)，具體的工作程序的系統(tǒng)。
考慮到夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，CAFD系統(tǒng)采用了模塊化思想。它由推理機(jī)系統(tǒng)，知識(shí)庫(kù)，接口數(shù)據(jù)庫(kù)，夾具及固定裝置零件模型庫(kù)等等組成。夾具設(shè)計(jì)的第一步，使用者需要建立零件模型，包括制造所需的夾緊參數(shù)，加工參數(shù)，定位參數(shù)，其他制造過(guò)程所需的完整參數(shù)，這些都是夾具設(shè)計(jì)不可或缺的。此系統(tǒng)采用了基于推理的混合戰(zhàn)略和根據(jù)工件信息推理的規(guī)則。
首先基于實(shí)例的推理。CAFD系統(tǒng)會(huì)在樣庫(kù)中尋找滿足要求的相似的例子。有時(shí)，如果幸運(yùn)的話可以找到滿足要求的夾具。第二，如果沒(méi)有一個(gè)合適的樣例，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行推理并給出一個(gè)新的設(shè)計(jì)樣例。然后，調(diào)用夾具模型組成要素的樣例，利用參數(shù)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)重建模型。通過(guò)人機(jī)界面，如果由CAFD建的模型通過(guò)強(qiáng)度分析、干擾分析和其他分析，系統(tǒng)將設(shè)置參數(shù)值并完成夾具設(shè)計(jì)。否則，系統(tǒng)將保證用戶調(diào)整參數(shù)和重新設(shè)計(jì)。如果結(jié)果令人滿意，用戶可以將這個(gè)例子儲(chǔ)存到例庫(kù)中。該系統(tǒng)有一定的自學(xué)功能。更多的例子儲(chǔ)存
到例庫(kù)中，系統(tǒng)的智能化水平越高。
圖1.CAFD系統(tǒng)的流程圖
3. 推理裝置
根據(jù)在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中所依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)采用了CBR和RBR混合戰(zhàn)略。樣庫(kù)中的樣例是有限的，他不可能滿足夾具設(shè)計(jì)中所有的情況。所以，CBR不是完美的。一但沒(méi)有找到合適的例子，若沒(méi)有其他的推理裝置，系統(tǒng)將不會(huì)得到最終的方案。相對(duì)CBR，RBR更能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。
3.1應(yīng)運(yùn)在CAFD中的CBR
CBR的基本思想是通過(guò)例庫(kù)中類似的例子找到答案。結(jié)果是通過(guò)CBR的夾具設(shè)計(jì)與更能滿足實(shí)際加工工藝的要求。與RBR相比較，CBR在夾具設(shè)計(jì)中給習(xí)慣以專家的思維去工作，避免知識(shí)獲取與表示的困難。正如圖2中顯示的那樣，CBR的夾具設(shè)計(jì)過(guò)程包括案例表示、案例搜索和計(jì)算，案例評(píng)估，案例檢索和案例更新。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于創(chuàng)建案例表達(dá)時(shí)的表達(dá)方法的檢索裝置。
圖2.夾具設(shè)計(jì)樣例推理的設(shè)計(jì)過(guò)程
3.1.1案例表示 在系統(tǒng)中的案例用編碼技術(shù)代替。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，每一個(gè)案例給一個(gè)不同的十進(jìn)制數(shù)。案例將會(huì)被編碼和改變以便被識(shí)別。最后，案例以編碼形式進(jìn)入典型案例中。
3.1.2案例搜索和計(jì)算 針對(duì)夾具設(shè)計(jì)的要求，計(jì)算的相似程度采用最接近的策略。計(jì)算公式是S=∑n1 wi pi
這里,
S——與存在的案例的相似程度
N——組件模型特性的數(shù)量
Wi——每個(gè)特性的加權(quán)因子
J p——與案例j，0,1等的匹配程度
根據(jù)相似程度的值，擁有最大計(jì)算值的案例是最相似的案例。
3.1.3案例評(píng)估 根據(jù)（2）的結(jié)果，相似度最大的那個(gè)案例如果 Smax≥0.96則可以接受案例方案，把他調(diào)出來(lái)，跳過(guò)（5）和（6）。如果Smax<0.96則存在的案例與需求的有差距。S的值越小，與案例庫(kù)中找到的的案例的差別越大。在這種情況下，改造工作必須提前完成。
3.1.4案例檢索 篩選到得案例不可能完全滿足設(shè)計(jì)的要求。檢索是得到符合結(jié)果的必要過(guò)程。檢索包括模型尺寸和模型結(jié)構(gòu)，還有解決方案。
3.1.5案例更新 更新夾具模型庫(kù)直到案例檢索的結(jié)果令人滿意。隨著滿足夾具必須特點(diǎn)的新樣例的產(chǎn)生系統(tǒng)將更新。
3.2應(yīng)運(yùn)在CAFD系統(tǒng)中的RBR
RBR是通過(guò)規(guī)則描述知識(shí)的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，知識(shí)被簡(jiǎn)單，靈活和容易理解的方式表達(dá)出來(lái)。通過(guò)推理，基于規(guī)則的系統(tǒng)將引導(dǎo)用戶去完成全部的設(shè)計(jì)任務(wù)，包括原理設(shè)計(jì)，布局機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)分析和性能評(píng)價(jià)，然后完成一個(gè)集成的夾具裝置。RBR的推理過(guò)程展示在圖3中。
圖3.RBR的推理過(guò)程
4. 知識(shí)庫(kù)
知識(shí)庫(kù)的產(chǎn)生的過(guò)程包括知識(shí)獲取的知識(shí)表示。知識(shí)表示是最重要和必須的要素。許多知識(shí)是教科書(shū)上的，經(jīng)驗(yàn)只有專家才有。他們必須轉(zhuǎn)化成電腦可以識(shí)別和執(zhí)行的形式。知識(shí)表示的方法通常有以下幾種：邏輯模型，框架，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)規(guī)則，站的空間搜索，腳本形式。夾具設(shè)計(jì)知識(shí)是復(fù)雜的，僅僅通過(guò)一種方式是難以表示好的。在夾具CAD的專家系統(tǒng)中，許多知識(shí)是被生產(chǎn)式規(guī)則，框架以及他們的混合所表示的。
5. 零件模型庫(kù)
大多數(shù)的夾具零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。參數(shù)化設(shè)計(jì)特別適合系列化產(chǎn)品的生產(chǎn)，這樣設(shè)計(jì)效率將得到很大程度的改善。在創(chuàng)造夾具件模型的過(guò)程中，我們得首先建立用預(yù)定義約束集的幾何方法，然后整合它們到應(yīng)運(yùn)程序，最后根據(jù)推理結(jié)果夾具模型將被檢索出來(lái)。根據(jù)夾具及其零件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)化的思想，我們已經(jīng)建立了基于參數(shù)化特征的夾具零件模型庫(kù)。夾具零件模型庫(kù)包括夾具標(biāo)準(zhǔn)化零件庫(kù)，典型夾具樣品庫(kù)，通用標(biāo)準(zhǔn)的零件庫(kù)。為了實(shí)現(xiàn)CAFD系統(tǒng)，合理的零件分組是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它將決定這個(gè)系統(tǒng)能否在實(shí)際中使用。根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)習(xí)慣和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，夾具部件和零件被分為10類，例如（1）定位零件（2）夾緊裝置（3）工具引導(dǎo)零件（4）支撐零件（5）夾具體（6）夾具固定零件（7）輔助裝置（8）操作部分（9）動(dòng)力裝置（10）其他零件
圖4夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)
圖5 夾具的組成
每個(gè)類別的零件又根據(jù)不同的形狀和尺寸分為不同的小類別。其具體內(nèi)容展示在圖5中。以定位銷模型的創(chuàng)造過(guò)程為例，其開(kāi)發(fā)過(guò)程如下：首先，建立帶定位銷的三維模型，這需要必要的裝配信息例如裝配基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)軸。其次，根據(jù)原始數(shù)據(jù)建立定位銷的數(shù)據(jù)表。然后定義重要尺寸參數(shù)的名稱，給出不同的默認(rèn)值，這樣就進(jìn)入了系統(tǒng)程序中的數(shù)據(jù)。如此定位銷的模型庫(kù)開(kāi)發(fā)過(guò)程就完成了。
夾具零件模型的重要尺寸的參數(shù)可以有用戶接口賦予新的值。所以參數(shù)傳達(dá)了CAFD系統(tǒng)中重建的零件模型。用戶接口程序中定位銷的代碼被列舉如下：
圖6.定義主要尺寸參數(shù)
6. 一個(gè)例子
通過(guò)CAFD的用戶界面，系統(tǒng)將把模型零件部件的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化成，利用這些參數(shù)來(lái)重建模型。圖7顯示利用智能CAFD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的撥叉的銑槽夾具的布局圖。
圖7.利用CAFD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的撥叉銑槽夾具
7.總結(jié)
在智能專用夾具的CAFD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，專家系統(tǒng)被應(yīng)運(yùn)到夾具CAD系統(tǒng)中，采用先進(jìn)的3D CAD軟件作為支持平臺(tái)，利用了基于特征的實(shí)體造型技術(shù)，沖破了傳統(tǒng)夾具CAD系統(tǒng)需要人為判斷，分析和反饋結(jié)果的障礙。該系統(tǒng)提高了夾具設(shè)計(jì)的效率和可靠性，使設(shè)計(jì)結(jié)果更加合理。
8
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摘 要
機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)在零件生產(chǎn)制造中有著很重要的作用。制定可行的機(jī)械加工工藝路線和設(shè)計(jì)合理的夾具才可確保零件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容可分為機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)兩大部分。先對(duì)B6065刨床推動(dòng)架零件進(jìn)行了詳細(xì)的分析，了解其作用及加工要求。制定了兩套工藝路線，通過(guò)分析、比較，最終確定了工藝路線方案，確定出加工余量和工序尺寸，選擇了合適的加工設(shè)備，確定出了切削用量，計(jì)算了加工所需的基本工時(shí)。又運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)的方案，針對(duì)零件加工中的鉆孔工序設(shè)計(jì)了專用夾具。本設(shè)計(jì)的加工工藝合理，夾具可行、高效、省力，能滿足零件的加工要求，保證其加工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝規(guī)程；專用夾具；推動(dòng)架
Abstract
The machining process planning design and machine tool fixture design plays a very important role in parts manufacturing. Make feasible machining technology route and design reasonable fixture can ensure machining quality, product qualified. The design of the content can be divided into design for mechanical machining and machine fixture design two parts. First the B6065 planer promote frame parts are analyzed in detail, understanding the role and requirements of the processing, formulation, analysis, comparison and determine the process scheme, machining allowance and the process dimensions were determined, choose suitable processing equipment, to determine the cutting parameters, calculate the basic work processing required. And by using the basic principle and method of fixture design, fixture design scheme proposed, aiming at the slot milling machining process and drilling process three sets of special fixture design. Processing technology of the design is reasonable, feasible, high efficiency, labor saving fixture, can meet the processing requirements of parts, ensure the machining quality.
Key Words: Mechanical processing; process planning; special fixture; promote
frame
VI
目 錄
1 緒論 1
2 零件的分析 5
2.1零件的作用和結(jié)構(gòu) 5
2.2零件的工藝分析 5
2.3零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 7
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8
3.1零件表面加工方法的選擇 8
3.1.1基準(zhǔn)的選擇 8
3.2制定機(jī)械加工工藝路線 8
3.3工藝方案的比較與分析 9
3.4工序尺寸的確定 11
3.5加工余量的確定 12
3.6選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 13
3.6.1機(jī)床的選擇 13
3.6.2夾具的選擇 13
3.6.3刀具的選擇 13
3.6.4量具的選擇 14
3.7切削用量及基本時(shí)間的確定 14
3.7.1工序3的設(shè)計(jì) 14
3.7.2工序4的設(shè)計(jì) 15
3.7.3工序5的設(shè)計(jì) 18
3.7.4工序6的設(shè)計(jì) 21
3.7.5工序7的設(shè)計(jì) 25
3.7.6工序8的設(shè)計(jì) 28
3.7.9工序11的設(shè)計(jì) 35
3.7.10工序12的設(shè)計(jì) 37
4 鉆?16孔專用夾具設(shè)計(jì) 38
4.1夾具的相關(guān)知識(shí) 38
4.1.1夾具的特點(diǎn) 38
4.1.2專用夾具介紹 38
4.2問(wèn)題的提出 39
4.3研究原始質(zhì)料 39
4.4定位基準(zhǔn)的選擇 39
4.5夾緊方案的選擇 40
4.7切削力和夾緊力計(jì)算 40
4.8定位誤差分析 41
4.9夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 42
結(jié)論 43
參考文獻(xiàn) 44
致 謝 45
壓縮包內(nèi)含CAD圖紙和三維建模及說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985 1 緒論
1 緒論
1.1題目背景和研究意義
機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營(yíng)管理模式乃至社會(huì)的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對(duì)生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，也就對(duì)機(jī)械加工工藝等提出了要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對(duì)某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來(lái)[1]。
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，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(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)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(jì)效益的技術(shù)保證。夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)萚2]。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(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)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(kuò)大機(jī)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。在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求下，企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求[3]。
工件的工藝分析及夾具設(shè)計(jì)是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。本課題的目的是通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握機(jī)械加工的流程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實(shí)踐意義[4]。
我還認(rèn)為這次“推動(dòng)架零件機(jī)械加工工藝以及專用夾具的設(shè)計(jì)”的畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成了大學(xué)全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用。我希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我的專業(yè)知識(shí)、技能有進(jìn)一步的提高，鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為自己以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1發(fā)展歷史
47
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夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段:第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人
的結(jié)合上，這時(shí)夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是使加工過(guò)程加速和趨于完善。第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生了變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視。第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備[5]。
1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，以“時(shí)間驅(qū)動(dòng)”為特征的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、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)，特別像推動(dòng)架這樣不規(guī)則零件的加工就出現(xiàn)了一些問(wèn)題，在現(xiàn)階段像推動(dòng)架的加工還沒(méi)有達(dá)到現(xiàn)代自動(dòng)化的水平[6]。在現(xiàn)代的中小批量生產(chǎn)中，它的加工工藝還需用人工畫(huà)線的方法來(lái)保證其精度，而對(duì)工件的裝夾也是通過(guò)人工的方法進(jìn)行的。因此目前我國(guó)對(duì)推動(dòng)架加工還處于效率低、成本高的階段[7]。
a. 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，已實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動(dòng)化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)等．近10余年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等[8]。
(1) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
它是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來(lái)，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。首先在功能上，它包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報(bào)廢處理的全部活動(dòng)．因此它比傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化的范圍要大得多，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動(dòng)化的發(fā)展方向[9]。其次，在集成上，它涉及的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)化的簡(jiǎn)單疊加，而是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持下的有機(jī)集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是CAD/CAM技術(shù)。
(2) 智能制造系統(tǒng)(IMS)
是指將專家系統(tǒng)、模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問(wèn)題，提高制造系統(tǒng)的水平和實(shí)用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并用于解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來(lái)積累起來(lái)的豐富而又寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)保存下來(lái)，在實(shí)際的生產(chǎn)中長(zhǎng)期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是人工智能。
(3) 并行工程(CE)
又稱同步工程或同期工程，是針對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開(kāi)發(fā)過(guò)程而提出的概念和方法．并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)各種過(guò)程的系統(tǒng)方法。該方法要求開(kāi)發(fā)人員從設(shè)計(jì)開(kāi)始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素，包括產(chǎn)品制造工藝、質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求等。并行工程通過(guò)組成多學(xué)科的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計(jì)算機(jī)輔助工具等手段，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，既有一定的時(shí)序又能并行，同時(shí)采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段工作的方式，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程中的問(wèn)題，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力．并行工程強(qiáng)調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS進(jìn)一步發(fā)展的方向[10]。
(4) 敏捷制造(AM)
又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和知識(shí)的勞動(dòng)力與促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過(guò)所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變或無(wú)法預(yù)見(jiàn)的消費(fèi)者需求和市場(chǎng)時(shí)機(jī)作出快速響應(yīng)[11]。敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競(jìng)爭(zhēng)合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，并通過(guò)組成虛擬企業(yè)來(lái)適應(yīng)持續(xù)多變、無(wú)法預(yù)料的市場(chǎng)變化．敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)是敏捷制造的關(guān)鍵．敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它是能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在發(fā)展研究中[12]。
b.機(jī)械加工工藝的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
(1) 集成化發(fā)展趨勢(shì)
隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的逐漸推廣，機(jī)械制造工藝不斷趨向于集成化，原本分散型的加工模式也逐漸向集成化靠攏，機(jī)械制造開(kāi)始具備連續(xù)性和規(guī)模性。目前在機(jī)械制造業(yè)中集成化的利用主要是連續(xù)性加工和機(jī)電一體化，它們主要是針對(duì)零件加工的一次性完成，而集成化今后的發(fā)展趨勢(shì)則
是使整個(gè)成品集體化生產(chǎn)[13]。
(2) 微納化發(fā)展趨勢(shì)
在機(jī)械制造工藝中提高加工材料的性能，對(duì)加工工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化是促進(jìn)機(jī)械制造工藝發(fā)展的主要途徑，對(duì)加工進(jìn)行精密化更是提高加工零件使用壽命的關(guān)鍵，納米技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械制造工藝已逐步趨向于微觀化。
(3) 自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)
自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的運(yùn)用使得機(jī)械制造工藝有了很大的改善，無(wú)論是加工質(zhì)量還是加工效率都有了大幅度的改觀。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的腳步加快，提高機(jī)械制造生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度就變得尤為重要，而自動(dòng)化技術(shù)也將成為機(jī)械制造業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)這也是建立自動(dòng)化制造工廠的必要條件。
(4) 數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)字化作為機(jī)械制造工藝發(fā)展的一個(gè)重要方向，它決定了生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的工作效率，對(duì)機(jī)械制造工藝進(jìn)行數(shù)字化還體現(xiàn)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，數(shù)字化的設(shè)計(jì)使得整個(gè)機(jī)械制造工藝過(guò)程更加完整高效。除此之外，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化管理也是生產(chǎn)的一個(gè)基礎(chǔ)條件，它可以引導(dǎo)企業(yè)逐漸走上科學(xué)發(fā)展道路[14]。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)張，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流。為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出了更高的要求。特別像推動(dòng)架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過(guò)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(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經(jīng)濟(jì)等方向發(fā)展[15]。
1.3本課題研究的主要內(nèi)容
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是推動(dòng)架零件機(jī)械加工工藝以及專用夾具設(shè)計(jì)，詳細(xì)討論推動(dòng)架從毛坯到成品的機(jī)械加工工藝過(guò)程，分析總結(jié)推動(dòng)架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要加工表面，并制定相應(yīng)的機(jī)械加工工藝規(guī)程；針對(duì)推動(dòng)架零件的主要技術(shù)要求，設(shè)計(jì)專用夾具。
2 零件的分析
2 零件的分析
2.1零件的作用和結(jié)構(gòu)
該零件為B6050刨床推動(dòng)架，是牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的零件，mm孔安裝在進(jìn)給絲杠軸，靠近mm孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為mm孔裝棘爪。mm孔通過(guò)銷與杠連接。把從電動(dòng)機(jī)創(chuàng)來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)偏心輪杠桿使零件繞mm軸心線擺動(dòng)。同時(shí)，撥動(dòng)棘輪，使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)進(jìn)給。推動(dòng)架三維模型如圖2.1所示
圖2.1 推動(dòng)架三維模型
2.2零件的工藝分析
由零件毛坯圖2.2可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。零件的加工質(zhì)量，要可靠地達(dá)到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時(shí)還盡量降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使其有良好的工作條件。推動(dòng)架主要作用是把從電動(dòng)機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)偏心輪杠桿使推動(dòng)架繞其軸心線擺動(dòng)，同時(shí)撥動(dòng)棘輪，帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)進(jìn)給。在設(shè)計(jì)推動(dòng)架機(jī)械加工工藝過(guò)程時(shí)要通過(guò)查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
選擇機(jī)床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進(jìn)給量，切削速度、功率，扭矩等用來(lái)提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。
一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于設(shè)計(jì)推動(dòng)架的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)該選擇能夠滿足內(nèi)孔及表面加工精度的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較低的機(jī)床。
由零件圖可知，mm、mm的中心線是主要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組：
(1) mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的兩個(gè)端面及孔和倒角，mm的兩個(gè)端面及孔和倒角。
(2) 以mm孔為加工表面
這一組加工表面包括，mm的端面和倒角及內(nèi)孔mm、M8-6H的內(nèi)螺紋，?6.6mm的孔。
這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：
(1) mm孔內(nèi)與mm中心線垂直度公差為0.10；
(2) mm孔端面與mm中心線的距離為12mm。
零件毛坯圖如圖2.2所示
圖2.2零件毛坯圖
由以上分析可知，對(duì)這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻(xiàn)[16]中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
2.3零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
（2.1）
其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q=4000臺(tái)/年，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量n=1件/臺(tái)，零件備品率a=4%，零件的廢品率b=1%。
件/年 （2.2）
從此結(jié)果可知，該零件為中批生產(chǎn)。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1零件表面加工方法的選擇
零件各表面的加工方法和方案選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)方面的要求，在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求，應(yīng)慎重決定。
3.1.1基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)之一，基準(zhǔn)的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程會(huì)問(wèn)題百出，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行?；鶞?zhǔn)的選擇正確，可以使加工質(zhì)量得到保證，否則，加工過(guò)程會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，更有甚者，還會(huì)造成零件批報(bào)廢，包括廢品和撞刀等事故。粗基準(zhǔn)是機(jī)械加工工序中的第一道工序中用未經(jīng)加工過(guò)的毛坯作為定位基準(zhǔn)，在隨后的工序中，用加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，則成為精基準(zhǔn)。
a. 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于一般的軸類零件來(lái)說(shuō)，以外圓作為基準(zhǔn)是合理的，按照有關(guān)零件粗基準(zhǔn)的選擇原則：當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有很多個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。
b. 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇mm的孔和mm的孔作為精基準(zhǔn)。
3.2制定機(jī)械加工工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一：
工序1 一箱多件砂型鑄造
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
工序2 進(jìn)行人工時(shí)效處理
工序3 粗銑mm孔右端面
工序4 銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm右端面
工序6 粗銑?27mm圓柱上端面
工序7 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序8 鉆mm孔，鉆mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序9 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序10 鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm孔，倒角45°
工序11 鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm,倒角45°
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗(yàn)
工序14 入庫(kù)
工藝路線方案二：
工序1 一箱多件砂型鑄造
工序2 進(jìn)行人工時(shí)效處理
工序3 粗銑mm右端面
工序4 銑mm孔左端面，mm孔左端面
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
工序6 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序7 鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面
工序9 鉆mm孔和擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，鉆?6.8mm底孔
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽
工序12 絲錐攻絲M8-6H
工序13 檢驗(yàn)
工序14 入庫(kù)
以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)“機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片”
3.3工藝方案的比較與分析
上述前兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：兩個(gè)加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進(jìn)行加工的。方案一是先鉆mm孔和擴(kuò)、粗精鉸mm的孔，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)距離12mm鉆、擴(kuò)、粗精鉸mm的孔，倒角45°。而方案二卻與此相反，先鉆mm的孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準(zhǔn)鉆mm孔，兩種方案通過(guò)分析比較可以看出，先加工mm的孔，以孔作為基準(zhǔn)加工mm的孔，然后再以mm的孔作定位基準(zhǔn)加工mm孔，mm孔和鉆?6.6mm的底孔，這時(shí)的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二的加工孔是在鉆床Z535上加工的，這樣避免了不必要的拆卸、搬動(dòng)和裝夾，節(jié)約了工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。因此，選用方案二是比較合理的。
最后確定工藝方案如下表3.1:
表3.1 加工工藝路線
工序號(hào)
工序內(nèi)容
簡(jiǎn)要說(shuō)明
1
一箱多件沙型鑄造
2
進(jìn)行人工時(shí)效處理
消除內(nèi)應(yīng)力
3
粗銑mm孔右端面
先加工面
4
銑mm孔左端面，銑mm孔左端面
5
銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面
6
7
鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
鉆、擴(kuò)、粗、精鉸mm孔，倒角45°
8
粗銑?27mm圓柱上端面
9
鉆mm孔，鉆、擴(kuò)、鉸mm孔，鉆底孔?6.8mm
10
鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔
11
銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°
12
M8絲錐攻絲
13
檢驗(yàn)
14
入庫(kù)
3.3.1工序基準(zhǔn)的選擇
工序是在工序圖上以標(biāo)定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準(zhǔn)。所標(biāo)定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)所用的基準(zhǔn)稱為測(cè)量基準(zhǔn)。通常工序基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合。
工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)工序尺寸的檢驗(yàn)就是對(duì)設(shè)計(jì)尺寸的檢驗(yàn)，有利于減少檢驗(yàn)工作量。
b. 當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進(jìn)行試切，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。
c. 對(duì)一次安裝下所加工出來(lái)的各個(gè)表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)與設(shè)計(jì)尺寸一致。
3.4工序尺寸的確定
加工長(zhǎng)度為50mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側(cè)余量為2mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.3-21加工的長(zhǎng)度為50mm，精加工余量為1mm。加工長(zhǎng)度為35mm，毛坯的余量為5mm，粗加工的單側(cè)余量為2mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.3-21加工的長(zhǎng)度為35mm，精加工余量為1mm。加工長(zhǎng)度27mm，粗加工余量為2mm。
(1) mm的孔
毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?30mm. 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?31.75mm 2z=0.18mm
粗鉸：?31.93mm 2z=0.07mm
精鉸：?32H7
(2) mm的孔
毛坯為實(shí)心，不沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～I(xiàn)T8之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm. 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(3) mm的孔
毛坯為實(shí)心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-9確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?15mm 2z=0.85mm
擴(kuò)孔：?15.85mm 2z=0.15mm
鉸： ?16H8
(4) 鉆螺紋底孔?6.8mm的孔
毛坯為實(shí)心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查參考文獻(xiàn)[16]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆孔：?6.8mm 2z=1.2mm
攻絲：M8-6H
(5) 鉆?6mm孔
毛坯為實(shí)心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度較低。
鉆孔：?6mm
3.5加工余量的確定
根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過(guò)計(jì)算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效進(jìn)行處理。
根據(jù)零件圖資料，分別確定各加工表面的機(jī)械余量及毛胚尺寸。
由參考文獻(xiàn)[16]可知，查得該鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為8～10級(jí)，加工余量等級(jí)MA為G級(jí)，故CT=10級(jí)，MA為G級(jí)。用查表法確定各加工表面的總余量如表3.2所示：
表3.2 加工表面的總余量表
加工表面
基本尺寸/mm
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值/mm
說(shuō)明
?27的端面
92
H
2.0
頂面降一級(jí)，單側(cè)加工
?16的孔
?16
H
16.0
底面，孔降一級(jí)，雙側(cè)加工
?50的外圓端面
45
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
?32的孔
?32
H
32.0
孔降一級(jí)，雙側(cè)加工
?35的兩端面
20
G
2.5
雙側(cè)加工（取下行值）
?16的孔
?16
H
16.0
孔降一級(jí)，雙側(cè)加工
由參考文獻(xiàn)[16]可知，鑄件主要尺寸的公差如表3.3所示：
表3.3 尺寸的公差表
主要加工表面
零件尺寸/mm
總余量/mm
毛坯尺寸/mm
公差CT
?27的端面
92
4.0
94
3.2
?16的孔
?16
16
?16
2.2
?50的外圓端面
45
5
50
2.8
?32的孔
?32
32
?32
2.6
?35的兩端面
20
5
25
2.4
?16的孔
?16
16
?16
2.2
3.6選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備
3.6.1機(jī)床的選擇
工序3 粗銑mm孔右端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序4 銑mm孔左端面和銑mm孔左端面，考慮工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，因定為基準(zhǔn)相同，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序5 銑mm孔右端面，精銑mm孔右端面，宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序6 鉆粗、精鉸mm，倒角45°。選擇Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序7 鉆粗、精鉸mm孔,倒角45°。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和內(nèi)徑千分尺。
工序8 粗銑?27mm圓柱上端面。選用XA6132臥式銑床，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺 。
工序9 鉆?10mm孔，鉆mm孔，鉆M8底孔?6.8mm。選用Z535立式鉆床，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序10 鉆?6mm的孔，锪120°的錐孔。選用Z535立式鉆床加工，專用鉆夾具和游標(biāo)卡尺。
工序11 銑深9.5mm寬6mm的槽,倒角45°。選用X52K臥式銑床加工，專用銑夾具和游標(biāo)卡尺。
工序12 M8絲錐攻絲，機(jī)用絲錐，選用量具為螺紋塞規(guī)、通規(guī)。
3.6.2夾具的選擇
本零件除銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。
3.6.3刀具的選擇
a. 銑刀依據(jù)參考文獻(xiàn)資料[16]，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，及直徑為d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。
b. 鉆mm、鉆mm的孔選用高速鋼復(fù)合鉆頭。
c. 鉆mm孔，鉆mm，鉆底孔?6.8mm，鉆?6mm孔選用高速鋼復(fù)合鉆頭。
d. 擴(kuò)孔選用高速鋼直柄擴(kuò)孔鉆，鉸孔選用高速鋼鉸刀。
e. 攻絲M8-6H ，選用M8絲錐。
3.6.4量具的選擇
本零件屬于中批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：
a. 選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量，以及讀數(shù)值為0.01mm，測(cè)量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。
b. 選擇加工孔的量具
因?yàn)榭椎募庸ぞ冉橛贗T7～I(xiàn)T9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm，測(cè)量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。
c. 選擇加工槽所用量具
槽經(jīng)粗銑、精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級(jí)為：粗銑時(shí)均為IT14;精銑時(shí)，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm，測(cè)量范圍0mm～150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。
3.7切削用量及基本時(shí)間的確定
3.7.1工序3的設(shè)計(jì)
本工序?yàn)榇帚妋m孔右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，ao=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
(1) 切削深度ap：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.4-71和2.4-72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時(shí),查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84,切削速度v取v＝0.21m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
(3.1)
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(3.2)
(4) 確定每齒進(jìn)給量af,進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2mm/z～0.3mm/z,現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則 (3.3)
(3.4)
(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時(shí)的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm, v=0.21m/s時(shí)由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說(shuō)明書(shū)可知，機(jī)床主軸主電動(dòng)機(jī)允許的功率
(3.5)
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時(shí)間tj
(3.6)
被切削層長(zhǎng)度l：l=50mm
刀具切入長(zhǎng)度l1： (3.7)
刀具切出長(zhǎng)度l2： l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.2工序4的設(shè)計(jì)
本工序?yàn)殂妋m孔左端面，銑?32mm孔左端面，選擇高速鋼圓柱銑刀，直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔左端面
(1) 切削深度ap:ap=3mm，
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=3mm，耐用度T=180min時(shí),查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查得切削速度v取v＝0.2m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af=0.2mm/z。
則
(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
依據(jù)上道工序校驗(yàn)的方法，根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=2.3kw，Pct=0.8kw，Pcm=7.5kw可知機(jī)床功率能夠滿足要求。
(6) 基本時(shí)間tj
被切削層長(zhǎng)度l：l=35mm
刀具切入長(zhǎng)度l1：
刀具切出長(zhǎng)度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 銑mm孔左端面
(1) 查參考文獻(xiàn)[16]表得：ap=2mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時(shí)，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查的切削速度取v＝0.2m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=65r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時(shí)的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=50mm,v=0.2m/s時(shí)由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說(shuō)明書(shū)可知，機(jī)床主軸主電動(dòng)機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時(shí)間tj
被切削層長(zhǎng)度l：l=50mm
刀具切入長(zhǎng)度l1：
刀具切出長(zhǎng)度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.3工序5的設(shè)計(jì)
本工序?yàn)殂妋m孔右端面,精銑mm孔的右端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10。根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]選擇銑刀的基本形狀，a=12°，β=45°。機(jī)床選用XA6132臥式銑床。
a. 銑mm孔右端面
(1) 切削深度ap:ap=2mm，
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=35mm，銑削深度ap=2mm，耐用度T=180min時(shí)，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84查的切削速度v取v＝0.27mm/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=100r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.2 mm/z～0.3mm/z、現(xiàn)取af =0.2mm/z。
則
(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時(shí)的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.2mm/z ap=2mm,ae=35mm,v=0.3m/s時(shí)由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說(shuō)明書(shū)可知，機(jī)床主軸主電動(dòng)機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時(shí)間tj
被切削層長(zhǎng)度l：l=35mm
刀具切入長(zhǎng)度l1：
刀具切出長(zhǎng)度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
b. 精銑mm孔的端面
查閱參考文獻(xiàn)[16]，由銑削寬度ae=50mm，選擇=63mm的高速鋼圓柱銑刀，齒數(shù)z=10。機(jī)床選擇臥式銑床XA6132。
(1) 切削深度ap:精加工，余量很小，故取ap=1.0mm
(2) 選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.71和2.72所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.2-0.3mm，耐用度T=120min。
(3) 確定切削速度
依據(jù)銑刀直徑d=63mm，齒數(shù)z=10，銑削寬度ae=50mm，銑削深度ap=1mm，耐用度T=180min時(shí)，查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-84，查的切削速度v取v＝0.3m/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)XA6132型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=100r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(4) 確定每齒進(jìn)給量af，進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為4kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等。查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-73 每齒進(jìn)給量af =0.12 mm/z～0.20mm/z、現(xiàn)取af =0.12mm/z。
則
(5) 校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]資料所知，銑削時(shí)的功率（單位kw）為:當(dāng)af =0.12mm/z ap=1mm,ae=50mm,v=0.3m/s時(shí)由切削功率的修正系數(shù)k=1，則Pcc=3.5kw Pct=0.8kw。
根據(jù)XA6132型立式銑床說(shuō)明書(shū)可知，機(jī)床主軸主電動(dòng)機(jī)允許的功率
因此機(jī)床功率能滿足要求。
(6) 基本時(shí)間tj
被切削層長(zhǎng)度l：l=50mm
刀具切入長(zhǎng)度l1：l1=d=63mm
刀具切出長(zhǎng)度l2：l2=1~3 取l2=2mm
所以
3.7.4工序6的設(shè)計(jì)
本工序?yàn)殂@﹑擴(kuò)、粗鉸、精鉸mm孔，倒角45°。
a. 鉆mm孔
刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=30mm，使用切削液，選用Z535立式鉆床。
(1) 切削深度ap:ap=15mm，
(2) 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]表2.4-37，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8-1.2mm，耐用度T=75min
(3) 確定切削速度
查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-41，查的切削速度v取v＝0.43mm/s。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)Z535鉆床床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=275r/min
則實(shí)際切削速度v'：
(4) 確定進(jìn)給量f，進(jìn)給速度vf
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]，表2.4-38，f=0.67-0.83mm/r，由于孔徑和深度都很大，l/d=45/30=1.5<3,取f=0.7mm/r。
則 （3.8）
(5) 基本時(shí)間tj
被切削層長(zhǎng)度l：l=45mm
刀具切入長(zhǎng)度l1： （3.9）
由選擇的刀具得kr=120。
刀具切出長(zhǎng)度l2：l2=1~4 取l2=2mm
所以
(6) 校驗(yàn)扭矩功率
查參考文獻(xiàn)[16]表2.4-41，Mc=140.77Nm，由機(jī)床數(shù)據(jù)知Mm=144.2Nm,所以Mc
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