毕业设计（论文）-托架零件加工工艺及夹具设计正文

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1、第一章 前言 制造工程是一门研究物质从原材料到合格产品的制造工艺过程的科学。由于历史的原因，制造工程主要指机械制造工程，即将原材料通过制造工艺变为具有一定功能的机器或零部件的过程。 制造工程的主要内容包括材料成形和加工工艺两大部分。其中，材料成形主要是在保证性能要求的前提下，优质、低成本地获取具有一定结构和形状的毛坯或者产品的制造工艺，通常将其称为热加工工艺学。而加工工艺一般是指将材料成形所获得的毛坯，通过切除的工艺，优质、低成本地获取具有一定结构和形状、一定的精度和表面质量的产品的工艺过程，通常将其称为冷加工工艺学。但其内涵远远超过了冷加工的范畴，主要包括车削、铣削、刨削、磨削、钳工、现代计

2、算机控制的加工工艺(如数控机床加工和加工中心加工)、特种加工(如超声波加工、电火花加工和激光加工)，以及快速制造。我国的机械制造工业经过了半个多世纪的发展，各种机械产品的生产都具有了相当规模，已经形成了品种繁多、门类齐全、布局基本合理的机械制造工业体系。研制出了一批重大成套技术装备和多种高精尖的产品，有了自己的数控加工设备及柔性制造单元、柔性制造系统等，机械制造的技术水平普遍有了很大的提高。1.1 机械加工工艺规程 所谓机械加工工艺规程，是指规定产品规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺规程是指导生产活动的重要文件，必须认真贯彻、严格执行。生产规模的大小、工艺水平

3、的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程的设计是一项十分重而又非常严肃的工作。它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。 机械制造工艺分为机械产品生产过程和机械加工工艺过程。 机械产品生产过程是指从原材料开始直到机械产品出厂的全部劳动过程。它包括毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆等主要劳动过程和包装、储存、运输等辅助劳动过程。随着机械产品复杂程度的不同，其生产过程可以由一个车间或一个工厂完成，也可以由多个工厂联合完成。 机械加工工艺过程是机械产品生产过程的组成部分，是指采用各种加工方法（例如：切削

4、加工、磨削加工、电加工、超声加工、电子束及离子束加工等）直接改变毛坯或半成品的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。机械加工工艺规程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的工艺文件，经审批后用来指导生产。通过对托架进行分析，在给定的生产条件下，在总结实际生产经验和科学分析的基础上，从多个加工方案中优选出最合理的方案。工艺规程是指导生产的重要技术文件，实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行。制定的工艺规程应能在一定的生产条件下，以最少的劳动量和最低的生产成本，在规定的时间内，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。

5、1.2 机床夹具设计 零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。1.2.1 机床夹具的功能 （1）保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。 （2）提高生产率

6、 使用夹具来安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。 （3）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大。例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使其具有镗床的功能，在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 （4）减轻劳动强度 采用手动、气动和液动等夹紧装置，可以减少工人的劳动强度，保证生产安全。 1.2.2 机床夹具的类型 机床夹具有多种分类方法，如按夹具的使用范围来分，有下面五种类型： （1）通用夹具 例如车床上的卡盘，铣床上的平口钳、分度头，平面磨床上的电磁吸盘等

7、，这些夹具通用性强，一般不需调整就可适应多种工件的安装加工，在单件小批生产中广泛应用。 （2）专用夹具 用于某一特定工件特定工序的夹具称为专用夹具。专用夹具广泛用于成批和大批量生产中。 （3）可调整夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。可调整夹具与成组夹具相比，加工对象不是很明确， 但适用范围更广一些。 （4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小

8、批生产。 （5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。1.2.3 机床夹具的基本组成 （1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 （2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。 （3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件，铣床夹具中常用对刀块来确定刀具与工件的位置。 （4）动力装置 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液压等动力装置。 （5）夹具体 用于将各种元件、装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床

9、上。 （6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。如铣床夹具中机床与夹具的对定，往往在夹具体底面安装两个定位键等等。 以上所述，是机床夹具的基本组成。对于一个具体的夹具，可能略少或略多一些，但定位、夹紧和夹具体三部分一般是不可缺少的。1.2.4 机床夹具的现状及发展方向夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 毛坯概况本托架零件的材料为铸铝，根据相关尺寸及技术要求选择其毛坯的制造方法为金属模浇注。因此，本托架零件的毛坯的外形尺寸较准确，非加工表面粗糙度较低。2.2.1 公差等级 铸件公差

10、有16级，代号为CT1CT16，常用的为CT4CT13。本托架零件的材料为铸铝，属于轻金属合金，查金属机械加工工艺设计手册表3-4可知，公差等级为CT7CT9。2.2.2 公差带的位置尺寸公差带是由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域，它由公差大小和其相对零线的位置确定，由零线和公差带组成。形位公差带是由一个或几个理想的几何线或面所限定的、由线性公差值表示其大小的区域，用于限制实际要素形状与位置的变动量，由形状、大小、方向和位置四个因素构成。 除非另有规定，公差带相对于基本尺寸对称分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下。2.2.3 机械加工余量 1）除非另有规定，机械加工余量适用于整个

11、毛坯铸件，即对所有需机械加工的表面只规定一个值，且该值应根据铸件的最大轮廓尺寸，在相应的尺寸范围内选取。 2）机械加工余量等级。要求的机械加工余量等级有10级，称之为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J和K级，其中A、B级仅用于特殊场合。本托架零件的材料为铸铝，属于轻金属合金，查金属机械加工工艺设计手册表3-6可知，机械加工余量为DF。2.3 绘制托架铸造毛坯简图 根据本托架零件的相关尺寸及技术要求，绘制毛坯简图如图2.1所示（本次设计另画有托架毛坯图A2图纸一张）。图2.1 托架铸造毛坯简图第三章 拟定托架工艺路线拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合

12、理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此外，还应考虑经济效果，使加工成本尽量降低。3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。3.1.1 精基准的选择 根据托架零件的技术要求和装配要求，选择托架的设计基准33H7孔和上端面A作为精基准，符合“基准重合”原则；同时，零件上的很多表面都可以采用该组表面作为精基准，又遵循了“基准统一”原则。3.1.2 粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。采用托架下端面C做粗基准加工上端面A，接着以上端面A为基准加工下端面C，可以

13、为后续工序准备好精基准。3.2 各表面加工方案的确定根据托架各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，查机械制造技术基础课程设计指导教程表3-11表3-13，确定各表面的加工方案，如表3.1所示。表3.1 托架零件各表面加工方案加工表面经济精度表面面粗糙度Ra m 加工方案上端面A IT12 3.2 粗铣-半精铣-精铣下端面C IT12 6.3 粗铣-半精铣侧面B IT8 6.3 粗铣-半精铣33H7孔 IT8 1.6粗镗-半精镗-精镗2-10.1孔 IT10 3.2 钻-铰螺纹M12 IT7 6.3攻螺纹3.3 加工阶段的划分在选定好托架各表面的加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中

14、的顺序及位置，这就涉及到加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是相对于整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。该托架零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。3.4 工序的集中与分散 工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本托架零件的生产类型为成批生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生

15、存率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。3.5 工序顺序的安排3.5.1 机械加工工序 1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。 2）遵循“先粗后精”原则，对各加工表面都是先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 4）遵循“先面后孔”原则，先加工平面，后加工孔。3.6 机床设备及工艺装备的选用3.6.1 机床设备的选用 由于本托架零件的生产类型为成批生产，故机床设备宜以通用万能机床和数控机床设备为主，辅以少量专用机床，工件在各机床上的装卸及各机床间的传递均由人工完成。本设计各工序所选机床设备详见表4.2。3.6.2 工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具、量检具和辅具等。本