机械设计制造本科毕业论文Word格式.docx
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1.3设计工艺过程的原则和方法…………………………………………………2
1.4设计工艺过程的主要依据……………………………………………………3
1.5基准与定位……………………………………………………………………4
1.6工序的集中与分散……………………………………………………………4
1.7机床和工艺设备的选择………………………………………………………5
第二章零件分析及工艺规程设计…………………………………………………7
2.1产品零件的功用………………………………………………………………7
2.2机床零件图纸分析……………………………………………………………7
2.3确定毛坯………………………………………………………………………8
2.4定位基准的选择………………………………………………………………8
2.5尺寸链及计算…………………………………………………………………9
2.6加工余量的确定………………………………………………………………9
2.7切削用量的确定………………………………………………………………10
2.8工艺路线的制定………………………………………………………………11
2.9具体工序加工方式的确定……………………………………………………13
第三章机床夹具的设计…………………………………………………………16
3.1夹具设计的目的和意义………………………………………………………16
3.2钻孔工序夹具的设计…………………………………………………………17
3.2.1夹具方案的确定……………………………………………………………17
3.2.2定位元件的确定……………………………………………………………18
3.2.3夹紧机构的确定……………………………………………………………19
3.2.4误差分析……………………………………………………………………20
3.2.5装备误差分析………………………………………………………………20
3.3夹具的使用……………………………………………………………………22
结论…………………………………………………………………………………23
致谢…………………………………………………………………………………24
参考文献……………………………………………………………………………25
引言
此次设计内容主要包括：
工艺路线的确定，各种图纸的绘制，夹具方案的确定及制作等。
二十一纪新型的航空机载设备正在向精密化、小型化、轻量化的方向发展，这就对制造技术提出了更高的要求。
机载设备在技术上涉及光、机、电、计算机等各种领域，制造精度之高为其他行业所罕见。
机械加工工艺即规定产品或该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，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品质量保证的重要依据，面对高要求，就应在结合现有成熟加工经验的基础上，充分利用现有设备，及时更新知识，设计出符合生产实际、能提高生产效率、满足加工质量的新型工艺规程才行。
机床夹具的首要任务是保证加工内容及精度，提高生产率，降低成本，使用夹具后可以减少装夹、划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工，减轻工人劳动强度，保证生产安全。
第一章生产过程和工艺过程组成
1.1生产过程和生产系统组成
生产过程是将原材料或半成品转变为成品所进行的全部过程。
生产过程包括：
生产技术准备过程、毛坯制造过程、零件的各种加工过程、生产服务过程。
工厂的生产过程，是一个十分复杂的过程，它不仅包括直接作用在生产对象上去的工作，而且还包括许多生产准备工作和生产辅助工作。
生产系统是指事物由数个相互作用和相互依赖的部分组成的有机整体，并具有特定的功能。
1.2设计工艺过程的基本要求
规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件称为机械加工工艺规程。
它是在具体的生产条件，把较为合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。
工艺规程是制造企业最主要的技术文件之一，先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。
典型和标准的工艺规程能缩短企业的生产准备时间。
一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来。
但是正确与合理的工艺过程应满足：
1）保证产品的质量符合设计图和技术条件所规定的要求；
2）保证高的劳动生产率；
3）保证经济上的合理。
质量、生产率和经济性通常就构成了制订工艺规程所必须满足的技术和经济要求。
1.3设计工艺规程的原则和方法
设计工艺规程的原则：
在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本。
制订工艺规程首先要保证产品质量，在保证质量的前提下，最大限度地提高生产率，满足生产量要求，并尽可能节约耗费、减少投资、降低制造成本、保证良好的经济性。
产品质量、生产率和经济性这三方面有时互相矛盾，因此合理的工艺规程应该处理好些矛盾，体现三者统一的原则。
1.4设计工艺过程的主要依据
设计工艺规程必须根据生产对象，生产规模和具体生产条件来进行，为此必须以下列原始资料为依据。
1）零件图和技术条件
零件图和技术条件，是制造的对象，是设计工艺过程的主要技术依据。
零件图是确定零件特征的最基本而详尽的资料，它应全面反映零件的结构，尺寸标注正确，并规定明确的技术要求。
在设计工艺过程中，对零件图进行详细的工艺分析，根据构形、技术要求及材料确定工艺过程。
2）生产纲领
生产纲领决定产品生产规模的大小，并决定其生产类型。
工艺过程必须根据给定的生产量的大小来设计。
产品的产量及劳动量的大小，是影响生产类型的主要依据。
生产可分为三种类型：
单件生产这种生产类型的特点是产品的品种多，产量小，而且是很少重复或不定期重复的生产。
由于这种生产类型的产量小，常采用通用的设备及工艺装备。
对于形状复杂的表面’一般采用数控加工。
通常用于新产品的试制。
成批生产这种生产类型的特点是产品周期地成批生产，每种产品均有一定的数
量，工作地的加工对象呈周期性地重复。
航空工业的零件生产，按其
性质来说一般是属于中小批生产的类型。
大量生产这种生产类型的特点是产品的产量大，大多数设备经常重复进行某一
工件的一个工序加工。
常采用专用设备及专用工艺装备。
由于生产类型的不同，对生产组织、生产管理、车间布局、设备、工艺装备、工艺方法以及操作者的技术水平等各方面的要求也有所不同。
所以，在设计工艺过程时，应先确定生产类型，在分析该生产类型的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。
在一般情况下，如果生产类型不同，则设计工艺过程的详细程度也有所不同。
单件生产时一般只设计工艺路线；
在成批和大量生产时，才设计详细的工艺过程。
但由于对航空产品的可靠性要求极高，因此在各种情况下均须详细地设计工艺过程。
3）生产条件
现有的生产条件也决定了工艺规程的设计，它包括工厂的设备规格、功能、精度筹级，工艺装备及专用设备的制造能力，现有的工艺装备、车间的运输方法，技术干部的配备，工人的技术水平及生产组织情况等条件。
设计工艺过程时，主要应从工厂的现有机床设备出发，使现有的设备能得到充分利用。
1.5基准与定位
在设计工艺过程时，不但要考虑获得表面本身的精度，而且还必须保证表面间位置精度的要求，这就需要考虑工件在加工过程中的定位和测量等基准问题。
在设计工艺过程时，要根据设计基准来分析如何选取工艺基准，以获得表面间的位置精度。
工件在机床上的定位方法有校正定位法和非校正定位法。
1.6工序的集中与分散
在设计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法并确定了阶段划分以后，就可将同一阶段中的各加工表面组成若干工序。
编制时采用集中或分散的原则。
工序集中的特点是：
便于采用高生产率的专用设备和工艺装备及数控加工技术进行生产，减少了工件的装夹次数，缩短了辅助时间，可有效地提高劳动生产率；
工序数目少，工艺路线短，便于制订生产计划和生产组织；
由于一次装夹中可以加工出较多的表面，有利于保证这些表面间的相互位置关系。
工序分散的特点：
使用的设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，工人容易掌握操作技术，生产准备简单，便于产品品种的更新；
设备数量多，操作工人多，车间面积犬，生产组织工作量大。
1.7机床和工艺设备的选择
机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”“工作机”，习惯上简称机床。
现代机械制造中加工机械零件的方法很多：
除切削加工外，还有锻造、锻造锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。
在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%-60%，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
1）夹具的选择
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的的一种装置。
其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。
例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。
这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。
其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。
其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。
当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。
只适用于产品固定且批量较大的生产中。
通用可调夹具和成组夹具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。
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。
通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。
标准元件和部件组装而成的夹具由专业厂家制造，其特点万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品产。
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。
2）刀具的选择
一般应选用标准刀具，必要时可选择各种高生产率复合刀具和其他一些专用刀具。
刀具的类型、规格及精度应与工件的加工要求想适应。
在加工过程中，根据零件实际生产需要部分工序定用专用丝锥、铰刀、铣刀、镗刀等。
3）量具的选择
单件、小批量生产应选择通用量具，所选量具的量程和精度要与工件的尺寸和精度相适应。
大批量生产应尽量选择效率高的专用量具，如各种专用同轴度量规、检验夹具、测量仪器等。
针对该壳体的结构、形状、尺寸与精度、位置度要求，在加工过程中，采用普通机床和数控设备相结合的方式，取长补短合理安排二者之间的衔接，并选用专用和自备的夹具更好的保证零件的尺寸和精度。
第二章零件分析及工艺规程设计
2.1产品零件的功用
xx型号的发电机有补偿绕组和全数换向极的4极并励直流电机，并且是靠强迫通风进行冷却的。
机壳是该发电机主要零组件之一，也是主要支撑部件。
发电机主要由定子装配、电枢装配、换向器端端盖、传动端端盖、轴组件、防护带组件、电刷组件等七大部分组成。
现在已成小批量生产。
2.2机壳零件图纸分析
（1）工艺性分析
零件图是制造零件的主要技术依据，在设计工艺路线之前，仔细进行工艺分析，了解零件的功用及工作条件，分析零件精度及其他技术要求。
（某型泵用直流发电机机壳见产品图）。
（2）结构分析
从零件图中可以看出，该零件主体为旋转体，外圆为中166hllmm,在其圆周上有18组孔：
4组×
2-Ф5.3Hl2，4组×
2一Ф6.3H12用于安装电机主极：
4-Ф1.9HII用于安装铭牌；
2-M5-5H用于安装接线板；
4-M4-5H用于安装通风管。
两端的止口尺寸为Ф150.8H7mm，两端端面各有一组安装孔即6组×
2-M5-5H及8-M5-5H用于机壳总长为235hllmm，总长较长且最小处壁厚仅7mm，零件刚较差，孔的位置度要求高。
因此在加工孔、内腔等薄壁处尺寸时都霈要采取特殊工艺措施加以解决。
（3）精度分析
零件主要的加工面为外圆、内圆、端面孔、圆周孔。
其中止口尺寸为Ф150.8H7（+0.082+0.045），公差0.037，粗糙度1.6,两端面的平行度0.025，两端面对内孔轴线的垂直度0.025，两端止口的同轴度Ф0.03：
外圆尺寸Ф166hll-0.063，公差0.063，粗糙度1.6，圆周孔4组×
2-Ф5.3Hl2、4组×
2-Ф6.3H12对内孔的轴线和一端面的位置度为Ф0.12。
由于机壳总长偏长，两端的平行度要求严，加工难度大，圆周孔和端面孔的相对于内腔及端面的位置度要求精度高，是机壳的加工难点。
所以在钻孔时要选择特殊的机床和钻孔夹具保证零件的精度。
（4）热处理的安排
在粗加工后进行退火处理，可以降低零件的硬度以利于切削，并且退火后有利于细化晶粒、改善金属组织，为后续热处理创造条件。
2.3确定毛坯
确定毛坯的主要任务是：
根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的要求，合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状、毛坯的尺寸。
确定毛坯的种类：
铸件：
当零件的结构比较复杂，所用的材料又具备可铸性时，零件的毛坯应选择铸件。
锻件：
自由锻造件使用于单件小批生产中，生产结构简单的锻件；
模锻件精度，表面质量及综合力学性能都高，结构可以比自由锻件的结构复杂。
型材：
指各种不同截面形状的热轧和冷拉钢材。
组合焊接件：
是用焊接的方法将不同材料或不同的材料焊接在一起。
根据该零件形状及尺寸分析，机壳属于旋转体的管型材料，零件的结构形状复杂程度一般，但是对外圆和内腔的加工比较要求的必要高，根据零件的材料要求可选择DT3纯铁管来加工。
2.4定位基准的选择
粗基准的选择原则:
某些零件上的个别表面不需要进行机械加工，为了保证加工表面和非加工表面的位置关系，应选择非加工表面作为粗基准。
当零件上具有较多加工表面时，粗基准的选择，应有利于合理的分配各加工表面的加工余量。
基准的选择原则:
基准重合原则：
选择加工表面的设计基准作为定位基准；
基准统一原则；
自为基准原则；
互为基准原则。
通过对零件图纸及具体尺寸的分析认为，止口尺寸是所有径向尺寸的设计基准，按基准重合原则，优先选止口为定位基准。
由于机壳的各组孔距的位置度要求很严，故在工艺方法的安排上采用先加工定位基准止口的尺寸，定位基准确定后再钻孔保证孔的位置度，这样加工的孔就减少了因定位基准不确定而造成的误差。
2.5尺寸链及计算
尺寸链是由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。
在加工过程中，工件的尺寸不断地变化，有毛坯尺寸到工序尺寸，最后达到设计要求的尺寸．这些尺寸之间存在一定的联系，应用尺寸链理论去揭示它们之间的内在关系，我们在设计工艺规程的过程中必须合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的方法。
2.6加工余量的确定
工艺路线拟定之后，在进一步确定各个工序的具体内容时，应正确确定各个工序加工应达到的尺寸一工序尺寸及公差。
在设计工艺规程的过程中，要确定工序尺寸，首先要确定加工余量。
确定加工余量的方法有三种：
即经验估计法，查表修正法，分析计算法。
在确定加工余量时，总加工余量和工序加工余量要分别确定。
总加工余量的大小与选择的毛坯制造精度有关，在确定工序加工余量时，粗加工工序余量应由总加工余量减去各工序余量求得，同时对粗加工工序余量进行分析，如果余量过小不能保证零件的加工量，余量过大，不但加大劳动强度，而且也降低了材料利用率，加大了刀具和材料的消耗，从而提高了成本，因此要合理选择加工余量。
在加工过程中，影响加工余量的主要因素有以下几点：
前工序的尺寸公差（Ta）；
前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da）：
前工序形成的形状误差和位置误差（△x、△w）；
本工序的装夹误差（ζb）。
在该机壳组件的工艺编制过程中，主要采用经验估计法和分析计算法来确定，具体尺寸见工艺路线。
在编制工艺路线的过程中，粗基准只能在首次加工中使用一次。
而在后续加工中应用同一组精基准定位，尽可能多地加工出零件上的加工表面，当零件上的加工表面很多，有多个设计基准时，若要遵循基准重合原则，就会有较多的定位基准，使夹具的种类多，结构差异大。
为了尽量统一夹具的结构，缩短夹具的设计、制造周期及降低夹具的制造费用，可进行尺寸链换算或在工件上选一组精基准，或在工件上专门设计一组定位面，用它们定位来加工工件上尽可能多的表面，这样就遵循了基准统一原则。
某些表面的尺寸不便或无法按设计尺寸直接测量时，需要在零件上另选一易于测量的表面作为测量基准以控制加工尺寸，从而间接保证设计尺寸的要求。
2.7切削用量的确定
正确的确定切削用量，对保证加工质量、提高生产率、获得良好的经济效益都有着重要的意义。
在确定切削用量时，应综合考虑零件的生产纲领、加工精度、表面粗糙度，材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。
单件、小批量生产时，可由操作者根据实际情况，凭经验确定合理的切削用量。
成批或大批生产时，确定的一般原则：
l）在粗加工时，由于要求加工精度较低、表面粗糙度较大，切削用量的确定应尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，以达到较高的生产率。
因此应优先考虑采用大的切削深度，其次考虑采用较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合理的切削速度。
2）半精加工、精加工时确定切削用量首先要考虑保证加工精度和表面质量，同时兼顾必要的刀具耐用度和生产效率，一般切削深度有粗加工余量来确定，进给量根据表面粗糙度来确定，加工时多采用较小的切削深度和进给量。
2.8工艺路线的制定
拟定工艺路线，是制定工艺规程时一项很重要的工作。
设计工艺规程的原则：
零件机械加工的工艺过程，主要取决于零件的尺寸、精度要求，毛坯的性质，产量的犬小和现场的生产条件。
根据零件及毛坯结构，具体尺寸精度、表面质量、刚性等特点，在安排工序时，对主要表面分粗、精加工，对有位置度要求的，使用专用工装加工，或采用工序集中原则进行加工。
而该零件为批量生产，还应根据单位实际生产能力，对部分工序进行合理的集中、分散安排，以提高生产效率。
因此在加工该零件时，应综合考虑各方面因素，合理地将各表面的加工组合成工序，以利于保证零件位置度及尺寸精度。
机壳具俸工艺路线及简要内容如下:
10工序：
下料（毛坯为纯铁管DT3，尺寸是Ф172/14.5×
245）
20工序：
粗车外圆及内孔（以外圆的毛面定位，平面保证长度240,粗车一端外圆
Ф170-0.3,长度180min，镗整个内孔Ф147+0.60,用专用软三爪卡盘夹持）
设备：
车床
30工序：
车外圆及端面（专用软三爪卡盘夹持已加工外圆,平端面保证长度239
±
0.3，车另一端外圆尺寸到Ф173-0.3，允许与已加工面有轻微接刀痕）
40工序：
退火（去应力）
50工序：
车基准（专用软三爪卡盘夹持外圆，平端面保证长度237.8±
0.2，车另
一端外圆尺寸到Ф167-0.3，长170min，镗整个内孔保证尺寸Ф150+0.0630）
60工序：
车外圆及端面（专用软三爪卡盘夹持已加工外圆，平端面保证长度236
0.15，车另一端外圆尺寸保证由Ф167-0.3车环形槽保证Ф163.96
-0.2。
，宽66，距端面尺寸10.5-0.18）
70工序：
精车外圆（用反三爪撑内孔，精车外圆到尺寸Ф165.9-0.063，粗糙度要求Ral.6，外圆用专用卡规检测）
（G）80工序：
精车内腔及端面（精镗软三爪跳动在0.015以内，用软三爪夹持
无环形槽一端外圆，平端面保证距环形槽外端面10-0.15，，京镗
内孔保证内孔尺寸在距两端面l0min,范围内由Ф150.8+0.082+0.045，中间
允许为Ф150.8+0.105+0.045．保证止口与零件的轴心线的同轴度为Ф0.03，
端面与零件的轴心线垂直度为0.025。
由于零件较长,在镗孔时要
使用专用的加长镗刀，内孔用专用塞规进行测量。
（G）90工序：
磨端面（磨端面保证两端面平行度0.025，相对轴心垂直度0.025）
平面磨床
（G）100工序：
钻孔（加工内容参照100工序图）
数控铣加工中心
（G）110工序：
钻另一端孔（加工内容参照110工序图）
设备:
120工序：
划窝（按要求孔口划窝，Ф10，Ф12孔除外）
130工序：
铣窗口（自备夹具以有环形槽一端止口及端面定位，压紧另一端面进
行加工，专用Ф10立铣刀铣窗口）
立式铣床
140工序:
去毛刺修锉
150工序:
攻螺纹（按要求攻M4-5H,M5-5H，M6-5H螺纹保证相应深度，量具：
通用螺纹塞规）
攻丝机
160工序：
洗涤
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