加工工艺与夹具设计模板.docx

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加工工艺与夹具设计模板

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2．1毕业设计任务书

（1）本设计的目的、意义

工艺是机械产品设计、制造过程中的重要组成部分。

工艺设计的好坏直接影响产品的最终制造质量和整个生产系统的优化状况。

通过该毕业设计，掌握较复杂零件的机械加工工艺规程的制定以及夹具的设计。

特别是学习如何分析、解决实际问题，接受实际的工程训练。

本设计工作具有重要的现实意义。

（2）毕业设计任务

①夹具装配图

②夹具零件图4张以上

③连杆零件图1张

④说明书1份

说明书主要内容：

工艺过程概述及其重要性；连杆机械加工工艺规程的制定，包括工艺路线设计、工序设计（工艺余量计算、尺寸链计算等）、编制工艺规程文件；夹具设计（设计、计算、绘图）；外文翻译；毕业实习报告等。

（3）设计各阶段内容及时间分配（共12周）

第一阶段分析连杆，选择连杆材料，定出毛坯尺寸（2周）

第二阶段对连杆的尺寸、加工精度、形位公差进行分析（1周）

第三阶段制定加工路线，对路线内各工序进行计算、验证（3周）

第四阶段进行夹具设计，画相关工程图（4周）

第五阶段翻译外文，填写卡片，整理设计说明书（1周）

评阅及答辩（1周）

（4）摘要

本设计主要包括两方面的内容，即连杆加工工艺规程设计以及连杆典型加工工序的夹具设计。

本文对一个常规工艺设计的步骤做了详细阐述，例如对产品的运动、受力情况、常见的疲劳破坏形式以及结构特点进行分析。

在此基础上对零件加工要求进行分析，最终确定毛坯材料，选择定位基准，并留出适当的加工余量。

综合上述分析可以制定出零件加工工艺路线。

得到工艺路线以后，需要对工艺路线中的具体参数进行计算，例如基本的切削用量的计算，并根据计算结果选择机床，验算机床功率，此外，计算加工过程中的机动时间和辅助时间也是必不可少的。

另一个方面，进行专用夹具的设计可以提高劳动生产率，降低劳动强度，更能有效地提高产品的精度，减少废品，所以夹具设计的优劣也影响到产品的质量。

因此，本文论述了夹具的分类类型，对一些典型工序进行了对比分析，最终确定了精镗小头孔的夹具设计。

在夹具的设计的过程中，本文参考了一些既有的成果，对定位和夹持的结构进行了反复对比，确定出了夹具的具体结构形式。

在进行上述设计的同时，绘制了夹具图、零件图，编写了工艺卡片。

关键词：

连杆，工艺，夹具，设计。

2．2相关技术

在国民经济的各个领域，各个行业中广泛使用着大量的机床、机器、仪器及工具等，这些工艺装备都是由机械制造工业提供的。

机械制造工业的主要任务就是围绕各种工程材料的加工要求，研究其加工工艺并设计和制造各种工艺装备，机械制造工业是国民经济各部门的装备部，它不仅为传统产业的改造提供了现代化的设备，同时也是计算机、通信等新兴产业的基础。

2．2．1机械制造工业的作用和发展方向

机械制造业的兴衰直接影响和制约了工业、农业、交通、航天、信息和国防务部门的生产技术和整体水平，进而影响着一个国家的综合生产实力。

2001年中国工程院组织了2；名

院士和40多位专家对中国制造业的现状、作用、地位及发展趋势和对策进行了调查研究，写出了《新世纪如何提高和发展我国制造业的研究报告》?

其中指出：

处于工业中心的制造业，特别是装备制造业，是国民经济持续发展的基础，是工业化、现代化建设的发电机和动力源，是在国际竞争中取胜的法宝，是技术进步的主要舞台，是提高人均收入的财源、国防安全的保证，是发展现代文明的物质基础。

当代的机械制造业正沿着三个主要的方向发展：

①加工技术向高度信息化、自动化、智能化方向发展，信息技术、智能制造技术、数控技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术以及敏捷制造等先进制造技术都在改造传统制造业并迅速向前发展。

②加工技术向高精度发展，出现超精密工程以及纳米材料及加工、纳米测量等纳米技术。

③机械加工的工艺方法进——步完善与开拓，传统的切削与磨削技术仍在不断发展，各种特种加工方法也在不断开拓新的工艺可能性与新的技术，如快速成形、激光加工、电加工和射流加工等。

同时，机械制造中的计量与测试技术、机械产品的装配技术、工况监测与故障诊断技术、机械设备性能试验技术、机械产品的可靠性保证与质量控制技术、仿生制造技术、微型制造设备技术、网络制造技术、人工智能在机械制造中的应用以及考虑到环境保护的绿色制造技术等均有重大的进展。

2．2．2机械制造过程及机械制造系统

（1）机械产品生产过程与机械制造过程

在现代化的制造工业中，机械产品的生产过程是一个大的系统工程。

该过程根据内容的不同可分为三个阶段：

第一阶段是产品的决策阶段；第二阶段是产品的设计和研究阶段；第三阶段是产品的制造阶段。

原材料的运输和保管、生产设备、毛坯准备、机械加工、装配与调试、质量检验、成品包装等不同的工作构成了一个原材料转变为产品的过程，这也就是通常所说的产品制造阶段。

这一过程又可细分为三个部分：

运输、保管、准备、包装、检验等，称为辅助过程；毛坯制造、机械加工、热处理、装配等直接改变毛坯或零件的形状尺寸、材料性能的过程，称为生产工艺过程或工艺过程；生产工艺过程中的机械加工、装配调试等，称为机械制造（工艺）过程。

（2）机械加工工艺系统与机械制造系统

机械加327'作是产品机械制造过程中的主要内容。

机械加工主要是指通过金属切削的方法改变毛坯的形状、尺寸的过程。

随着加工技术的发展，加工材料的方法有很多，比如电火花加工、激光加工、电解加工以及快速成形法等新的特种加工方法，但由于成本以及条件的限制，目前主要应用的仍然是用金属切削刀具来进行切削的方法。

与机械制造技术、计算机技术、信息技术的发展相适应，以及为了能更有效地对机械制造过程进行控制，大幅度地提高加工质量和加工效率，人们在机械加工工艺系统的基础上又提出了机械制造系统的概念。

综上所述，无论是传统的机械加工工艺系统，还是先进的机械制造系统，其基本组成部分均是机床与刀具，并由作为加工、装配过程信息管理基础的机械制造工艺联系而成。

可见，切削原理及刀具、金属切削机床及机械制造工艺学等基本理论及相关知识形成了机械制造技术的基础。

2．2．3信息时代的机械制造工业

在信息时代。

随着社会的进步、技术的发展以及全球市场竞争的加剧，人类对制造的需求不断更新和提高。

制造过程和活动变得愈加复杂，制造所用时间的减少和交货时间的提前，制造昕需成本的降低和质量的提高，制造产品的多样化和个性化，制造商和用户之间的信息交流都是现代制造业要面对和迅速解决的问题。

制造所用设备、材料、信息、人员理念以及制造过程的组织和管理，不但自身要求适应这一变化，而且相互之间形成相互密切关联的整体。

这就要求既要在硬件上形成先进的复杂自勺现代制造系统．也要通过信息交流形成制造系统的理论和技术。

首先，通过电子计算机技术、自动化技术、信息技术以及仿真加工技术、纳米加工技术、特种加工技术。

并借助CAD／CAM技术、柔性制造技术生产大量高度自动化、高度柔性化、高效率、高精密度的各种数控机床、加工：

中心、柔性制造系统、自动装配线、工业机器人等先进的以信息技术驱动的制造业工作母机。

其次，提升和突出信息在制造系统中的作用和地位。

制造系统的三要素：

物质、能量和信息。

其中的物质部分即加工设备、被加工材料。

物质和能量两者在传统的制造系统中曾占据主导地位．受到重视、研究、开发和利用。

随着社会生产的发展，信息这一要素正在迅速上升成为制造系统中的主导因素。

能量驱动型和信息驱动型是传统制造和现代制造的显著区别特征。

现代产品是制造过程中所投入的知识和信息的物化与集成，这些知识和信息的内容规范产品的使用价值，产品的信息量则影响了其交换价值。

现代农业、工业、服务业和国防等一切部门所需要的各种高技术含量装备的设计、制造和批量生产都要靠先进的现代制造业。

而实现工、农、服务业的机械化、自动化、信息化和智能化也是现代制造业面临的光荣而艰巨的任务。

2．2．4本设计的主要内容

本设计中，主要完成的内容包括两大块：

工艺路线的制定、计算和夹具的设计。

而围绕这两大块又有若干工作需要完成，如画图、翻译、填写卡片，还包括撰写设计说明书等。

上述工作大概可以分为四个方面：

●查阅相关资料，分析工件的运动条件，零件加工的要求，如尺寸精度、形位精度、热处理等。

确定零件的材料。

●制定工艺路线?

查相关手册，对要求加工的部位进行工艺计算，确定机床型号，并对机床功率进行验算。

●夹具设计，确定夹具的组织形式、具体结构，画夹具装配图、夹具零件图、工件装配图、工件图、工件毛坯图，写夹具说明书。

●填写工艺过程表、工序表，撰写设计说明书。

2．3连杆机械分析

连杆是内燃机的重要运动部件之一，它连接活塞与曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回转运动，以输出功率。

工作时，连杆承受大小、方向为周期性变化的动载荷。

在做功冲程，燃气压力在连杆轴线上的分力为压缩应力；在进气冲程上止点，活塞组和连杆本身的惯性力在横断面内造成拉伸应力；摆动时的横向惯性力造成横向弯曲应力。

综上所述，可以概括为：

●汽缸内的燃气压力（连杆受压缩）。

●活塞连杆组的往复运动惯性力（连杆受拉伸）。

●连杆高速摆动时所产生的横向惯性力。

连杆所受的交变应力值在很宽的范围内急剧变化，弯曲应力引起弯曲变形，常见疲劳破坏如下：

●连杆小头与杆身圆弧过渡处产生裂纹。

●大头杆身与螺栓平面直角处产生应力集中。

●连杆螺栓断裂。

因此，要求连杆的重量轻且有足够的强度、足够的疲劳强度和冲击韧性。

连杆由连杆体和连杆盖两部分组成。

杆身为工字形断面，大头孔用连杆螺栓和螺母与曲柄颈装配在一起，孔内装有薄壁轴瓦。

钢质瓦背内表面浇有一层耐磨合金，大头结合面为平切口，由凸肩定位。

小头孔内压入青铜衬套，小头、大头与杆身采用较大圆弧过渡。

2．3．1连杆材料的选择

在前面对连杆疲劳破坏的分析中，可以对其材料要求总结如下：

●要求具有较高的机械强度和刚度。

●要求具有较高的抗疲劳强度。

●为减小惯性力，尽量减轻杆身重量。

根据连杆的这些特点，材料的选择如下。

●杆身与端盖：

采用45钢。

●连杆螺栓：

采用30CrMn。

●小头青铜衬套：

锡青铜QSn4—3。

●大头薄壁轴瓦，瓦背：

15低碳钢，瓦背镀锡，内表面浇铸锡基合金CuSnSbll—6，厚度为0．3～0．7mm。

毛坯具体尺寸见光盘的图20030768—02—00。

2．3．2连杆加工要求分析

连杆零件图详见光盘中图20030768—01—01及20030768—01—02。

2．3．3尺寸精度分析