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1、题目 辅助零件加工加强套的工装设计与制造摘要利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。本文首先对数控加工工艺的特点，以及数控机床与普通机床相比较进行详细阐述，其次对加强套加工工艺设计进行分析，从而实现定制中批量生产加工的工艺规程。就加工工艺，确定了一套科学合理的加工路线，并在以后的计算过程中，验证了这套工序的合理性，最后进行夹具设计，拟定工件的定位、夹紧方案；根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则夹具体的设计。关键词：加强套制造；定位夹紧；数控
2、加工目录摘要I1.绪论61.1简介61.2数控加工工艺的特点71.3数控机床与普通机床相比具有的优越性91.4本文的框架结构112.加强套加工工艺设计及分析122.1年产量和批量的确定122.1.1生产纲领的确定122.1.2生产量类型的确定122.2零件的作用132.3毛坯的选择及毛坯图的绘制142.4定位基准的分析162.4.1关键词162.4.2基准选择原则172.4.3加工本零件基准的选择182.5工艺路线的拟订182.5.1机加工工序的安排原则182.5.2该设计拟定的工艺路线192.6机床的选择212.6.1机床的选择212.6.2刀具的选择222.6.3夹具的选择222.6.4量
3、具的选择222.7数控程序的设计303.夹具的设计363.1工序夹具的确定363.2定位元件选择原则393.3夹紧元件的选择393.4定位方案和夹紧方案的选择393.5夹紧力的计算和定位误差的分析423.6夹具的装配433.7夹具的经济性分析444.结论45参考文献46致谢47I1.绪论1.1简介人们常说的车床主要包括普通车床，立式车床，自动车床，转塔车床和回转车床，多刀半自动车床，数控车床等。普通车床加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。立式车床是主轴垂直于水平面，工件装夹在水平
4、的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件。自动车床是可以按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3-5倍。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，它
5、集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。普通车床是由人工操纵能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床。常用于加工工件的内外回转表面、端面和内外各种螺纹，采用相应的刀具和附件，还可以进行钻孔，扩孔攻丝和滚花等。主轴由电机经主轴箱带动旋转，工件装在主轴卡盘中或支承在顶尖间并随主轴旋转，旋转运动经进给箱、丝杠或光杠传至溜板箱，转变为刀架的进给运动。拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机床中，主要对各种机床起到支撑，辅助加工的作用。该零件的结构虽然不太复杂，但其过程涉及了机械加工工艺
6、的很多方面，是机械加工的基础的体现。1.2数控加工工艺的特点数控加工工艺具有以下特点：(1)数控机床加工精度高。一般只需一次加工即能达到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。(2)在数控机床上工件一次装夹，可以进行多个部位的加工，有时甚至可完成工件的全部加工内容。(3)由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此，在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程，使加工过程连续。(4)根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别。此外根据数控机床高速、高效、高精度、
7、高自动化等特点，数控加工还具有以下工艺特点：1)切削量用比普通机床大。2)工序相对集中。3)较多地使用自动换刀(ATC)。4)首件需试切削。5)工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。数控加工另一个特点是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案。然而正是其灵活性和高精度要求对其高效应用带来了的局限性，如存在数控程序的编制、刀具工装夹具的准备周期长等不利
8、因素。数控工艺的合理性与高质量数控程序的快速编制是限制数控加工的瓶颈问题之一。数控加工的成本相对较高也是制约其广泛应用的一个因素。数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因素。数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证。产品加工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。1.3数控机床与普通机床相比具有的优越性普通机床加工时，其加工成本相对较低，工序较长，且工步中很多具体细节由技术工人来完成，对技术工人
9、的水平要求相对较高。数控机床加工工艺相比较普通机床加工工艺的优越性有以下几点：(1)数控加工工艺的“内容十分具体、工艺设计工作相当严密”。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺相比较，由于采用数控机床加工具有加工工序少，所需专用工装数量少等特点，克服了普通传动工艺方法的弱点，一般说来，数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂。从编程来看，加工程序的编制要比普通机床编制工艺规程复杂。(2)数控加工的工艺“复合性”。采用数控加工后，工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，因此，数控加工工艺具有复合性特点，也可以说数控加工工艺的工序把传统工艺中的工序“集成”了，这使得零件加工所需的专用
10、夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少了，从而使零件的加工精度和生产效率有了较大的提高。数控加工工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制工作以前完成。为了优化数控程序设计、提高编程效率、合理使用数控机床，我们有必要对数控加工工艺设计等技术问题加以分析、研究，以做好数控机床加工前的技术准备工作。数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因，传统的加工设备与先进的数控机床并存，是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根据各企业的设备现状、产品生产规模、零件结构形式与加工
11、精度要求等方面来合理地进行产品工艺方案设计，充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用，需要从多个方面来探讨。数控工艺与普通工艺结合的好坏直接影响到数控机床与普通机床加工效率的发挥，进而影响到生产计划任务的完成。提高产品机械加工工艺与数控程序的编制质量，是早日实现制造业产品的高精度、高效率、高质量加工必需解决的问题之一。因此，寻求传统加工工艺与数控加工工艺的合理衔接途径与措施，对于提高企业的经济效益是非常有意义的。1.4本文的框架结构本文一共分为四章，第一章是绪论，对全文内容进行一次提纲性的概括，起到总领的作用。第二章对零件进行工艺分析。第三章是工艺路线
12、的制定。第四章是钻15H7孔的专用夹具设计。2.加强套加工工艺设计及分析2.1年产量和批量的确定2.1.1生产纲领的确定生产纲领：零件5000件/每年N=Qn(1+a%)(1+b%)N-零件的年产纲领(件/年)Q-产品的年产量(台/年)n-每台产品中该零件的数量(件/台)a%-备品率b%-废品率年产量:Q生产纲领*每台件数（1+备品率）（1+废品率）备品率，废品率均取为1%，带入后计算有，Q5100件月产量Q/12=425件Days=24天日产量（一天3班）月产量/Days=17.70件2.1.2生产量类型的确定已知此加强套的生产纲领为5000件/年，零件的质量是2.26Kg/个，查机械制造工
13、艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该换档叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。表2.1生产类型对照表生产类别同类零件的年产量（件）重型零件（零件重2000kg）中型零件（零件重1002000kg）小型零件（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上小型（100公斤以内）零件的生产性质：中批500-5000最后确定加强套
14、的生产性质最后确定为中批生产。2.2零件的作用支承套零件图如图2.1所示，为便于加工中心定位、装夹100f9外圆，和尺寸均在前面工序中用普通机床完成，零件材料为45号钢。主要加工的孔有以下六个：1)2-15H7孔2)35H7孔3)6012沉孔4)2-11孔5)2-1711沉孔6)2-M6-6H螺孔图2.1 加强套零件图2.3毛坯的选择及毛坯图的绘制在制订零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、
15、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件，有时也可
