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1、 目录目录11绪 论22 扇形板的分析32.1扇形板的工艺分析32.2扇形板的工艺要求33 工艺规程设计53.1 加工工艺过程53.2确定各表面加工方案53.2.1影响加工方法的因素53.2.2加工方案的选择63.3 确定定位基准63.3.1粗基准的选择63.4工艺路线的拟订73.4.1工序的合理组合73.4.2工序的集中与分散83.4.3加工阶段的划分83.4.4加工工艺路线方案的比较93.5扇形板的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.5.1毛坯的结构工艺要求103.5.2扇形板的偏差计算114夹具设计1241研究原始质料1242定位基准的选择1243钻削力及夹紧力的计算1244
2、误差分析与计算1345夹具设计及操作的简要说明145心得体会146参考文献151绪 论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通3年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工毕业设计打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平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来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量
3、的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于扇形板加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成扇形板零件加工工艺规程的制定； 完成钻孔专用夹具的设计。通过对扇形板零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出扇形板加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。
4、162 扇形板的分析2.1扇形板的工艺分析扇形板是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和表面的精度要求较高，上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求，精度要求较高，此外还有22+00.021孔要求加工，对精度要求也很高。孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其小头孔与下平面有平行度的公差要求，和22+00.021孔有对称度公差要求，因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.2扇形板的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要
5、有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。图2.1 扇形板的零件图图2.2 扇形板的零件实体图该零件需要切削加工的地方有5个处：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括22+00.021；小孔8和扇形板两个外圆弧面的加工。不去除材料加工上下两个表面。 以平面为主有： 扇形板上端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=6.3；下端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=3.2； 扇形板R48弧面采用数控机床加工，其粗糙度要求是Ra=3.2。 孔系加工有： 2
6、2+00.021孔的粗镗、半精镗，精镗加工，并且进行倒角1x45。其表面粗糙度为Ra=1.6； 8孔钻、铰加工，其表面粗糙度要求；并且与下端面的平行度要求为0.08m，与22+00.021的对称度为0.1m。扇形板毛坯的选择用铸造，因为生产率较高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在3.5-4mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。由3由于是中批量生产。上面主要是对扇形板零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该扇形板零件的主要加工表面
7、是平面、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，对于扇形板来说，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以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：扇形板的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计扇形板的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和轴向孔系加工精度要求的加工方法
8、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，应选择价格较底的机床。3.2.1影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况
9、，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.2.2加工方案的选择 由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-6可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（），粗糙度为Ra6.31.6，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。故上下端面可用粗铣精铣。 由参
10、考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-5可以确定， 22+00.021孔的表面粗糙度要求为1.6，则选择孔的加方案序为：粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45。 小孔8加工方法：零件毛坯不能直接铸出孔，只能铸出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙的要度求为，并且其孔径较小，所以选择加工的方法是钻-铰-精铰。 R48圆弧面的加工方法：采用数控机床进行加工。3.3 确定定位基准3.3.1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、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了
11、保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 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。 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。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5）便于装夹原则。 （6）保证不加工表面位置准确原则。 (7) 粗基准一般不得重复使用原则。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工
12、过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。故这里选用扇形板的下端面做为粗基准。3.3.2精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。 互为基准的原则。当两个表面位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以互为基准反复加工。 （4）自为基准原则，有些精加工或光整加工
13、工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。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。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，它的上端面与22+00.021，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两销定位方法，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，所以再在分度盘上加上一个定位销，这样零件的六个自由度就都限制好了。综上所述，选择精基准的原则时，考虑的重点是
14、有利于保证工件的加工精度并使装夹方便。3.4工艺路线的拟订对于批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。扇形板的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面，再精加工上下端面。后续工序安排都应当遵循粗精分开和先面后孔等原则。3.4.1工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，
15、工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。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。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采
