尾接杆的工艺及钻模设计毕业设计论文.docx

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尾接杆的工艺及钻模设计毕业设计论文

本科毕业设计论文

题目尾接杆的工艺及钻模设计

专业名称机械设计制造及其自动化

学生姓名

指导教师

毕业时间

毕业任务书

一、题目

尾接杆零件的工艺规程和夹具设计

二、指导思想和目的要求

毕业设计是综合运用所学有关课程内容，分析和解决实际工程问题的一个重要实践教学环节。

通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。

在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库，着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。

三、主要技术指标

1、对指定的零件图进行构造分析和工艺分析，并绘制零件图；

2、选择毛坯类型，设计与绘制毛坯图

3、制定工艺路线

4、编制全部工艺规程

5、设计一至二套机床夹具或其他工艺装备

6、编写说明书（论文）

四、进度和要求

1、分析并绘制零件图1周

2、绘制毛坯图1周

3、设计工艺路线及编制工艺规程4周

4、设计工艺装备3周

5、编写说明书（论文）2周

五、主要参考书及参考资料

[1]阎光明，侯忠滨.现代制造工艺基础.西安:

西北工业大学出版社，2007.

[2]王长春，孙步功.互换性与测量技术基础.北京：

北京大学出版社，2010.

摘要

本毕业设计题目是尾接杆零件的工艺及其钻模夹具设计。

尾接杆零件是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。

尾接杆零件在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，另一端通过关节轴承与飞机的副翼连接，其作用是带动飞机操纵系统的摇臂和拉杆，而使飞机的副翼偏转，在工作时能够传递3800公斤以上的力，是一个能承受复杂力的受力件。

首先，参考《现代制造工艺基础》进行主要加工工艺设计方法和相关计算,运用机械制造技术及相关的课程知识，根据零件相关加工工艺及工况要求，对于从毛坯到零件成品的每一个加工过程进行分析，从而制定出切实可行的加工工艺规程路线，确定最终的零件加工方案。

然后，根据零件图纸的技术要求，确定工件在加工过程中的定位、夹紧以及相关夹具的工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具。

最后，参考机床夹具设计手册及相关书籍，设计出高效、经济、合理并且能保证加工质量的夹具。

关键词：

工艺,机械制造，夹具设计

ABSTRACT

ThegraduationprojecttopicistheprocessofArborstailjigsanditsfixturedesign2.

LastArborspartsisoneofthemaincomponentsofaircrafthydraulicboosterexecutivebodies.ConnectingoneendofthetailArborspartsintheproductwiththehydraulicboosterouterbarrelassemblyandtheotherendconnectedbyajointbearingsandaircraftailerons,whoseroleistopromoteandrockerrodaircraftcontrolsystems,leavingtheaircraftailerondeflection,inoperationcapableoftransmittingaforcegreaterthan3800kg,thecomplexisabletowithstandaforceoftheforcemember.

First,thereferenceto"thefoundationofmodernmanufacturingprocesses"principalprocessdesignmethodsandrelatedcalculations,theuseofmachinerymanufacturingtechnologyandrelatedcurriculumknowledge,inaccordancewiththerelevantpartsprocessingtechnologyandworkingconditions,fromtheroughtothefinishedpartforeachprocessanalyzedtodevelopaviableprocessplanningroutes,determinethefinalpartsprocessingprogram.Then,accordingtothetechnicalrequirementsofpartdrawingstodeterminethepositioningoftheworkingconditionsduringmachining,andrelatedissuesaswellasarrangethefixtureclampingprocessrouteandotheraspectsrelatedtotheprocessofdeterminingthesizeandselecttheappropriatemachinesandtools.Finally,referencemanualsandfixturedesignbooks,designefficient,economical,andcanensurereasonableprocessingqualityfixtures.

KEYWORDS:

technology,machinerymanufacturing,fixturedesign

目录

摘要I

ABSTRACTII

第一章绪论1

第二章尾接杆零件机械加工工艺规程设计2

2.1机械制造工艺的发展2

2.2机械制造工艺基本概念2

2.3零件的说明3

2.3.1零件图3

2.3.2零件说明3

2.4确定毛坯4

2.4.1选择毛坯4

2.4.2设计毛坯图5

2.5拟定工艺路线6

2.5.1各表面加工方法6

2.5.2定位基准的选择7

2.5.3加工阶段的划分8

2.5.4工序顺序安排9

第三章钻模夹具设计12

3.1工件的定位原理、定位原则和定位方法12

3.1.1工件的定位原理和定位原则12

3.1.2工件的定位方法及误差12

3.2钻模夹具设计概述13

3.2.1机床夹具基本概念14

3.2.2机床夹具的分类14

3.2.3专用夹具的功用与组成14

3.2.4专用夹具的设计依据和主要原则15

3.3工件的夹紧及夹紧装置15

3.3.1夹紧的基本概念15

3.3.2夹紧装置分类和效用16

第四章尾接杆钻模2夹具设计17

4.1机床夹具设计方法和步骤17

4.2夹具的设计要求17

4.3夹具对于自由度的限制18

4.4工件的定位基准18

4.5定位元件的选用18

4.6定位误差计算18

4.7夹紧装置的选择19

4.8钻床夹具的设计19

4.9绘制尾接杆钻孔夹具的装配图20

参考文献23

致谢24

毕业设计小结25

第一章绪论

机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门，在国民经济的发展中具有十分重要的地位。

机械制造工业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志，因此，我国一贯都把发展机械制造工业作为发展国民经济的战略重点之一。

建国40多年来，机械制造工业的发展取得了很大的成绩，逐步形成了产品门类基本齐全，配置比较合理的机械制造工业体系，成为全国最大的产品部门之一。

目前，机械制造工业除了为国家建设提供各种普通机械、农业机械、运输机械、电力机械、重型机械、仪表和各种机床外，还能提供各种大型的成套设备，在高新技术产品的开发方面，也取得了长足的进步。

我国机械制造工业虽然取得了很大的进步，但与工业发达的国家相比，在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等方面，还有很大的差距。

因此，我国的机械制造工业今后的发展，除了不断提高常规机械生产的工艺装备和工艺水平外，还必须研究开发优质高效精密工艺，为高新技术产品的生产提供新工艺、新装备，加强基础技术研究，强化和掌握引进技术，提高自主开发能力，形成常规制造技术与先进制造技术并进的机械制造工业结构。

第二章尾接杆零件机械加工工艺规程设计

2.1机械制造工艺的发展

机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。

采用硬度比工件高的切削刀，在力的作用下使工件的材料发生分离，从而获得所需的形状、尺寸和表面质量的零件再将零件装配成机器。

随着科学的发展，出现硬度很高的加工材料，这些材料很难用传统的切削或磨削的方法来加工，某些极小的形状不规则的空隙、型腔也很难用传统的加工方法获得，于是出现了应用电能、声能、光能或者化学能等来加工金属的特殊加工技术。

但另一方面科技的发展对机械产品的精度提出越来越高的要求，特别是宇航器件和集成元件的制造，原有的加工方法已不能满足我们高精度和高表面的需求，于是各种超精密加工方法就应运而生，且加工精密的等级在不断的提高。

制造自动化及其发展是机械制造行业中的最新技术进步的又一个标志，但随着数控加工的应用的推广，CAD和CAM逐步进入实用阶段，特别是柔性制造系统（FMS）的出现，提高生产效率，降低成本，同时也保证了产品的质量和改善了劳动条件。

目前，计算机集成制造系统（CIMS）正在研究和开发，也即将投入使用，它的出现将会更大程度的改变现代世界的机械行业。

2.2机械制造工艺基本概念

机械加工工艺过程是指机械加工方法逐步改变毛坯的状态（形状、尺寸和表面质量等），使之成为合格零件所进行的全部过程。

把工艺过程的有关内容，用文件的形式确定下来，称为机械加工工艺规程。

机械加工工艺过程可分为：

（1）工序。

一个工人或一台机床对一个工件所连续完成的那部分工艺过程。

工序是组成工艺过程的基本单元。

（2）工步。

在加工表面不变、切削工具不变、切削用量不变的情况下，所连续完成的那一部分工艺过程。

（3）走刀。

走刀是切削工具在加工表面上切削一次所完成的那一部分工艺过程。

整个工艺过程由若干个工序组成，每一个工序可包括一个工步或几个工步，每一个工步包括一次或几次走刀。

（4）安装。

使工件在机床上定位并将它夹紧的过程。

（5）工位。

2.3零件的说明

2.3.1零件图

图2-1尾接杆零件图

2.3.2零件说明

（1）零件的功用

尾接杆零件（图2-1）是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。

从整体上来看，飞机液压助力器是安装在飞机副翼操纵机构中或方向舵操纵系统中，用于不可逆的液压助力器操纵。

当飞机液压系统损坏或压力下降时，液压助力器外筒左右两腔沟通，即助力器当一拉杆使用，以实现人力应急操纵。

每架飞机上装有两台液压助力器。

分别操纵左右副翼或方向舵。

尾接杆零件在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，另一端通过关节轴承与飞机的副翼连接，其作用是带动飞机操纵系统的摇臂和拉杆，而使飞机的副翼偏转，在工作时能够传递3800公斤以上的力，是一个能承受复杂力的受力件。

（2）零件的结构分析

①零件的主要加工表面：

有轴外圆Ø50,Ø61.5及其左右端面，Ø42的孔，Ø28.5的孔，Ø32的孔，球面SR30。

②主要形位误差：

Ø50端面和Ø61.5两端面对C表面的圆跳动公差为0.02mm。

Ø32中心线对C面的位置度公差0.1mm，垂直度公差为100:

0.08,Ø32圆柱度公差为0.005mm。

加工表面相互之间的尺寸精度和位置精度。

②提高劳动生产率、降低成本。

使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，易于实现多件、多工位加工。

③扩大机床工艺范围。

④改善工人劳动条件。

2．专用夹具的组成

①定位件。

作用是确定工件在夹具中的位置。

②夹紧件。

作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不会因受力而产生位移，同时防止或减少振动。

③导向、对刀元件。

引导刀具或确定刀具与被加工面之间的正确位置。

④连接元件。

确定夹具本事在机床的工作台或主轴上的位置。

⑤夹具体。

夹具的基座和骨架，用来连接或固定夹具上各元件。

⑥其他装置和元件。

3.2.4专用夹具的设计依据和主要原则

1．专用夹具设计的依据

①研究被加工工件的工序图和工艺规程，着重了解本工序的工序尺寸、精度要求、工件的材料和生产批量。

②研究本工序的定位基准以及该基准与工序基准的关系，以确定定位方法。

③使用该夹具的机床规格与状况。

④夹具制造车间的有关资料。

⑤检索类似夹具的有关资料。

2．专用夹具设计时应遵循的主要原则

①结构简单。

②尽可能采用标准夹具元件。

③减少夹具元件的热处理与精加工工序。

④合理选取夹具的公差。

⑤简化设计图纸。

3.3工件的夹紧及夹紧装置

3.3.1夹紧的基本概念

定位和夹紧是安装工件时密切相关的两个问题，必须一起考虑，工件定位后，必须要靠夹紧装置来确保工件在整个加工过程中始终保持在准确位置上，保证加工质量，生产效率。

一般夹紧装置由三部分组成：

力源部分，中间传力机构，加紧元件。

3.3.2夹紧装置分类和效用

1．简单加紧机构

①楔块夹紧：

夹紧后能够自锁（楔块升角小于摩擦角），夹紧力不大，通常与其他夹紧方式组合使用，或用于夹紧力不大的工序中。

②螺旋夹紧：

构件主要是螺钉和螺母，结构简单，夹紧可靠，夹紧力大，自锁牢靠，通用性大。

③偏心夹紧：

操作迅速，构造简单，但工作行程小，自锁性差，夹紧力一般。

2．组合夹紧

①螺钉-压板夹紧机构。

②偏心轮-压板夹紧机构。

④其他形式组合夹紧机构。

第四章尾接杆钻模2夹具设计

4.1机床夹具设计方法和步骤

一般来说，夹具的设计的全过程主要分为四个阶段：

1．设计前的准备工作。

①熟悉工序图。

②了解所用的机床、刀具的情况。

③了解生产批量和对夹具的需用情况。

④了解夹具制造车间的生产条件和技术现状。

⑤准备好设计夹具要使用的各种标准、工厂规定、典型夹具图册和有关设计的指导性及参考性资料等。

2．拟定夹具的结构方案

①对工件的定位方案。

②对工件的夹紧方案。

③对刀或导引方案等。

3．绘制夹具总图。

4．绘制夹具零件图。

图4-1钻孔工序图

4.2夹具的设计要求

本次设计的为工序60的钻模夹具设计，为专用夹具。

Ø32孔加工中心线对尾接杆零件的轴向中心线有位置度的位置误差和垂直度的方向误差的技术要求，此零件为长杆类零件，采用短的定位件不利于零件的加工，容易引起加工变形。

4.3夹具对于自由度的限制

根据“六点定位”原则以及机床各类夹具的特点及其误差，应限制Ø50端面在X轴方向的移动、Y轴转动和Z轴转动三个自由度，而零件右端加一个限制一个自由度的支撑即可。

4.4工件的定位基准

由图4—1知，为消除加工误差，应该选择尾接杆Ø50左端面和Ø35轴面为定位基准，保证孔Ø32中心线与Ø50左端面的距离为213.5mm。

而要满足Ø32孔中心线对尾接杆零件的轴向中心线有位置度的位置误差和垂直度的方向误差的技术要求，定位时选择以Ø35轴面为定位基准。

4.5定位元件的选用

有以上分析可知，定位基准选取的是端面和外圆轴面，参考零件对加工孔对中性和形位公差的要求，在此选取端面平板和V形块组合定位的方法，其中端面平板限制Ø50端面在X轴方向的移动、Y轴转动和Z轴转动三个自由度，Ø35外圆柱面的短V形块限制Y轴和Z轴的移动两个自由度，零件右端加一个限制一个自由度的支撑钉。

优点：

此零件为长杆类零件，采用短的定位件不利于零件的加工，容易引起加工变形，同时一对短V形块替代长的V形块能更好的保证零件的对中性，保证零件的加工精度，而且更加经济。

4.6定位误差计算

下面计算上述方案中存在的误差δ误差：

①定位基准与工序基准不一致所引起的原始尺寸的误差，称为定基误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以δ定基表示。

②工件定位基准对其规定位置的最大可能的位移量称为定位误差，以δ定位表示。

故零件在夹具上的定位误差为：

δ误差=δ定基+δ定位

而在上述方案中定位基准和工序设计基准重合，所以δ定基=0。

又由于平面定位本身误差不计，V形块产生的误差对水平方向上无误差影响。

所以δ定位=0.故能最大程度的减小误差。

4.7夹紧装置的选择

夹紧装置的设计，首先确定夹紧力的三要素：

方向、大小和作用点，然后再进一步确定传力方式和具体设计夹紧机构。

常用的简单夹紧机构主要有：

楔块夹紧、螺旋夹紧以及偏心夹紧三种方式，通过对三种方式进行对比，同时兼顾操作方便，夹紧可靠，可以采用螺旋—压板夹紧机构，这种机构工件装卸方便，压板位置可以调整，螺母不必取下即可夹紧或松开。

采用可以调整夹紧角度的压板，使得力的作用线重合，而且保持定位对中性，使夹紧力均匀地作用在零件上。

其次夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形选择垂直于工件定位面。

夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。

确保工件定位准确、不变形。

4.8钻床夹具的设计

钻床类夹具是用于钻床上用于加工孔的夹具，简称钻模。

它主要作用是控制刀具的位置和引导其送进方向，以保证工件被加工孔的位置精度要求。

1．钻模板的选择。

钻模板分类：

（1）固定模板式钻模

（2）覆盖式钻模（3）翻转式钻模（4）回转式钻模

在本次设计题目中的尾接杆钻孔是单方向的单孔，结构比较简单，无须更换钻套和改变工位，所以可以采用固定模板式钻模，装有钻套的钻模板用两个销钉和四个螺钉固定在夹具体上。

2．钻套的选择

钻套是钻模上特有的一种元件，钻套的作用是确定刀具的位置和在加工中引导刀具。

分为：

（1）固定钻套，适合小批量生产。

（2）可换钻套，适合大量单工序加工。

（3）快换钻套，适合连续加工。

（4）特种加工。

此次尾接杆的工艺路线是先钻孔再铰孔，是在同一机床上完成连续不同工序，所以适宜选用快换钻套。

钻套内径与刀具间应保证一定配合间隙，钻、扩时选F8，粗铰时选G7.

下面进行钻套的内径和高度计算：

①钻套的内径：

本次加工工序为钻孔、扩孔和铰孔，孔直径为Ø30.7+0.10。

首先选择Ø25+0-0.33标准麻花钻钻孔，其钻套内径按F8配合为Ø25+0.053+0.020,。

然后用Ø30.2+0-0.39扩孔钻进行扩孔，其钻套内径按F8配合为Ø30.2+0.059+0.025。

最后用Ø30.7+0.067+0.042铰刀进行铰孔，其钻套内径按G7配合为Ø30.767+0.034+0.009。

②钻套高度。

高度H较大时刀具与钻套之间可能产生的偏移量很小，但会加快刀具与钻套之间的磨损。

H过小时，导向性不好，刀具易倾斜。

一般情况H按（1—3）d（d为钻套内径）。

所以钻套高度选为50mm左右为宜。

3．Ø32孔中心线轴向位置尺寸213.5±0.15的误差分析

①基准重合，δ定基=0.

②夹具为平面定位，δ定位=0.

③夹紧力引起变形方向对原始尺寸不影响，δ夹紧=0.

④调整误差：

1、钻套座孔轴线对定位面的尺寸（即213.5）公差，取值公差的1/5，为±0.03mm。

2、钻套内外圆同轴度允差，一般取0.01—0.005mm，今取为0.01mm，两项和为0.07mm。

3、钻套外圆与衬套内孔配合一般为F7/m6，所以其配合公差为0.041mm。

4、衬套与钻模板配合为H7/n6，所以其配合公差为0.049mm。

⑤钻头中的偏斜。

加工孔深15mm，按偏斜计算，上面分析中钻套高度H=50mm，钻套底面到被加工孔间隙取S=0mm，深度B=15mm，钻头和钻套最大配合间隙Δmax=0.059mm，钻头磨损量定为0.02mm.

则偏斜量为X=（H/2+S+B）

=（25+0+15）

=0.0632

所以δ总=

=0.1mm<0.3mm，所以能保证工件的加工精度要求。

所以该钻套是符合要求的。

4.9绘制尾接杆钻孔夹具的装配图

图4-2钻孔夹具主视图

图4-3钻孔夹具侧视图

图4-4钻孔夹具俯视图

参考文献

[1]阎光明,侯忠滨,张云鹏.现代制造工艺基础.西安：

西北工业大学出版社,2007.

[2]王长春，孙步功.互换性与测量技术.北京：

北京大学出版社,2010.

[3]马兰.机械制图.北京:

机械工业出版社,2006.

[4]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具.北京:

机械工业出版社,2005.

[5]濮良贵,纪名刚.机械设计.北京：

高等教育出版社,2006.

致谢

光阴荏苒，四年的大学生活即将结束，在这四年的学习生活中，各位老师给予了莫大的帮助和培养，同学们相互支持和鼓励，使我在充实而快乐的大学时光里受益匪浅。

在这段时光里我受益匪浅。

经历大半年时间的磨砺，毕业论文终于完稿，在这段时间里，我得到了许多的老师的关怀和同学的帮助，在此我向他们表达我最诚挚的谢意。

首先，我要感谢邓修瑾老师，她为人谦和，平易近人。

但是对于我们的论文却是十分的严格，而且她每周一的固定时间和地点都会检查我们上周的任务完成情况，然后根据我们的完成情况给我们安排下一周的任务，她是我学习的楷模，为我以后的人生路树立了伟大的榜样。

她严谨的治学态度和对事业身体力行，尽职尽责的孜孜追求将影响和激励我的一生。

借此机会，我向邓老师老师致以深深地谢意。

同时我还要感谢帮助过我的同学，在这段时间里给我极大的鼓励与帮助。

在以后的日子里，学习和挑战自我的机会还有很多，我会明确今后的发展方向，在今后的工作、学习中加倍努力，以期能够取得更多成果回报他们、回报社会。

再次感谢他们，祝他们一生健康、幸福！

毕业设计小结

通过这次的毕业设计，让我学到了许多的知识，从工件图到夹具的最终定型整个流程，从查资料到最终方案的确定，要经过夹具体的选择，定位的选择，和加紧装置的确定，以及误差的确定到精度的要求，每一步都要自己经过大量的查阅资料，遇到困难的时候，老师和同学认真细心的给我讲解，使我轻松了许多，也学会了团结友善的处世态度，通过这次的课程设计，使我养成了认真、谨慎、遇到困难冷静的态度。

设计的过程中遇到同学们通过查资料也解决不了的东西，但是在老师的细心指点下，同学们都能迎刃而解。

通过这次课程设计把我们所学的理论知识运用到实际中来，使我对理论知识有了更深层次的了解，理论联系实际使我所学到的理论知识更加牢靠，从零件分析、加工方法选择到夹具设计，包含了专业所学的全部过程，是对所学理论联系实际的综合应用。

同时整个过程中老师的指导和带领使我逐渐培养了自己思考问题的方式和方法。

并且使我逐步熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的