机械工艺夹具毕业设计217尾接杆零件工艺规程及夹具设计说明书.docx

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机械工艺夹具毕业设计217尾接杆零件工艺规程及夹具设计说明书

本科毕业设计论文

题目尾接杆工艺及铣床夹具设计

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2014.6

设计

论文

毕业任务书

一、题目

尾接杆工艺及铣床夹具设计

二、指导思想和目的要求

毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节。

通过毕业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结构分析和工艺分析，并绘制零件图；

2、确定毛坯类型，查阅相关余量，设计与绘制毛坯图；

3、确定各加工表面加工方法，确定工序余量，制定工艺路线；

4、编制全部工艺规程；

5、设计尾接杆铣床夹具，绘制一张夹具体零件图；

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]毛平淮.互换性与测量技术基础.北京:

机械工业出版社,2010.

[3]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京:

冶金工业出版社.2010.

[4]王先逵.机械加工工艺手册（工艺基础卷）.北京:

机械工业出版社，2007.

摘要

本设计题目是尾接杆工艺及铣削加工夹具设计。

首先，运用机械制造技术及相关的课程知识，依据零件和生产纲领的要求，分析从毛坯到零件整个过程中每一道工序的进行和安排，制定出切实可行的加工工艺规程路线，确定加工方案。

然后，根据图纸要求的技术条件解决工件在加工过程中的定位、加紧以及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方面的书籍，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

Thisdesigntopicisthetailrodconnectingprocessanddrillingfixturedesignparts.

First,usingofmachinerymanufacturingtechnologyandrelatedknowledge,onthebasisofpartsandtherequirementsoftheproductionprogram,analysisfromtheblanktothewholeprocessofpartsofeveryprocessandarrangement,formulatetheprocessingprocedureoffeasibleroutes,determinetheprocessingscheme.Then,accordingtothetechnicalconditionrequirementsofthedrawings,theworkpieceintheprocesstosolverelevantproblemsinsteppingupandaspectsoftheprocessroutearrangement,determinetherelevantprocesssizeandselecttheappropriatemachinetoolsandtool.Finally,machinetoolfixturedesignreferencemanualandrelatedaspectsofthebooks,thedesignofefficient,economic,reasonableandcanensurethequalityofprocessingfixture.

KEYWORDS:

technology,machinerymanufacturing,fixturedesign

第一章尾接杆零件机械加工工艺规程设计

1.1基本概念

机械加工工艺过程是指用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。

工艺过程用来指导零件的加工过程。

机械加工工艺过程可分为：

（1）工序。

一个（或一组）工人，在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。

工件在机床上一次安装后，要经过的若干个位置依次进行加工，则工件在机床上所占据的每一个位置所晚上的马一部分工艺过程。

1.2零件的生产类型的确定及工艺分析

1.2.1确定生产类型

工艺过程必须根据给定的生产量的大小来设计。

生产量的大小决定着生产类型，一般可分为三种基本类型：

（1）单件小批量生产。

（2）成批生产。

（3）大量生产。

根据要求及查阅相关手册可确定该连杆件生产类型为中小批生产生产。

1.2.2加工零件工艺分析

图1尾接杆零件图

（1）零件的作用

尾接杆零件（图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：

外圆C表面及Φ50轴端面,Φ61.5左右端面（表面粗糙度Ra值1.6），Φ42的孔，Φ26的孔，Φ32的孔（表面粗糙度Ra值1.6），球面SR30。

2）主要形位误差：

1　Φ50端面和Φ61.5两端面对C表面的圆跳动公差为0.02mm。

2　Φ32中心线对C面的位置度公差0.1mm，垂直度公差为100:

0.08,

3　Φ32圆柱度公差为0.005mm。

4　Φ2的孔相对于C面的对称度公差为0.05mm。

3）设计基准：

径向Φ50中心线，轴向Φ50左端面。

（3）零件的材质

30CrMnSiA是高强度合金钢，具有很高的强度和韧性，淬透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好，有回火脆性倾向，横向的冲击韧度差，焊接性能较好，但厚度大于3mm时，应预热到150℃，焊后需热处理，一般调质后使用。

30CrMnSiA是飞机制造业中使用最广的一种调质钢，用于制造飞机重要锻件，机械加工件和焊接件。

30CrMnSiA属中碳调质钢，30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。

调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮都可以。

30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

用于轴类、活塞类零配件等。

用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。

（4）零件的其他技术要求

螺纹倒角120º至丝底。

磁力探伤。

毛坯锻制，供应为无发纹钢，钢锻件按HB5024-77/Ⅱ类。

外表面镀镉5-8µm,除表面B外，螺纹M6-6H和其余表面发兰。

1.3确定毛坯

1.3.1选择毛坯

毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关，为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。

①常见的毛坯种类有以下几种：

（一）铸件　对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。

大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。

（二）锻件　锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。

因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。

其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。

模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。

（三）型材　型材主要有板材、棒材、线材等。

常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。

就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。

热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。

冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。

（四）焊接件　焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。

其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。

但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。

（五）其它毛坯　其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。

②毛坯的选择原则

（一）零件的生产纲领　大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。

如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。

单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。

（二）零件材料的工艺性　例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。

（三）零件的结构形状和尺寸　形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。

一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。

（四）现有的生产条件　选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件以及外协的可能性和经济性等。

本次尾接杆零件生产类型为中小批，含有多个加工表面，外形比较复杂，同时采用钢质材料，属于航空方面零件，力学性能要求较高，所以选择毛坯时采用模锻件。

1.3.2钢质模锻件毛坯尺寸及其公差的确定

钢质模锻件毛坯公差和机械加工余量均通过查表以及计算获得，该表格适用于重量小于或等于250千克，长度小于或等于2500毫米的模锻件、热模锻压力机、螺旋压力机和平锻机上成批生产的钢质热模锻件。

（1）确定各种锻件公差和机械加工余量的主要因素

1）锻件重量。

根据锻件的基本尺寸进行计算，并可按此重量查表确定公差和余量。

2）锻件形状复杂系数S。

1　简单：

S1大于0.63，小于1。

2　一般：

S2大于0.32，小于0.63。

3　较复杂：

S3大于0.16，小于0.32。

4　复杂：

S4小于等于0.16。

3）分模线形状：

可分为平直分模线和对称弯曲分模线。

4）锻件材质系数。

（分为M1和M2两级）

M1：

最高碳的质量分数小于0.65％的碳钢，或合金元素最高总的质量分数小于3.0％的合金钢。

M2：

最高碳质量分数大于等于0.65％，或合金元素最低总的质量分数大于等于3.0％的合金钢。

5）零件的加工表面粗糙度，该图表适用于表面粗糙度Ra值大于1.6μm。

6）加热条件。

尾接杆零件的锻件重量在图表适用范围内，锻件形状复杂系数为简单，分模线形状为直线，锻件材质系数为M1。

（2）钢质模锻件的公差。

1）长度、宽度和高度极限偏差（查表如图2）。

图2模锻件长度、宽度、高度极限偏差

2）厚度极限偏差（查表如图3）。

图3模锻件厚度方向极限偏差

（3）加工余量和极限偏差的确定

确定模锻件机械加工余量时，根据估算模锻件重量，加工精度及锻件复杂系数，查下图4可得。

（其中余量为单边余量）

图3模锻件内外表面加工余量

1　Φ50和Φ35外圆表面，重量2千克，磨削加工精度F2，复杂系数S1，查的直径方向单边余量范围1.7-2.2。

Φ50外圆上偏差+1.4，下偏差-0.4；Φ35外圆上偏差+1.4，下偏差-0.4。

2　Φ61.5和Φ25外圆表面重量2千克，一般加工精度F1，复杂系数S1，查表可得直径方向单边余量1.7-2.2。

Φ61.5外圆上偏差+1.5，下偏差-0.5；Φ25外圆上偏差+1.2，下偏差-0.4。

3　外圆表面沿轴线长度方向的加工余量和公差：

查表可得这些公差均为1.7-2.2.

对所查公差数据进行圆整：

直径方向余量均取2mm，外圆表面沿轴线长度方向的余量均取2mm，同时对各余量进行综合考虑，17.6左侧和右侧的余量值可以加入到17.6轴向方向的长度内，基本确定为14mm，其他轴线和圆周长度就在直径方向上加4mm（其中Φ61.5圆整为Φ61.5）。

这样，毛坯的所有尺寸基本确定下来了。

1.3.3设计毛坯图

（1）毛坯图的表示

其方法如下：

1　实线表示毛坯表面轮廓，以双点划线表示经切削加工后的表面，在毛坯图上可用交叉线表示加工余量。

2　毛坯图上的尺寸值包括加工余量在内。

可在毛坯图上注明成品尺寸（基本尺寸）但必须加括号。

3　在毛坯图上可用符号表示出机械加工工序的基准。

4　在毛坯图上注有零件检验的主要尺寸及其公差，次要尺寸可不标注公差。

5　在毛坯图上注有材料规格及必要的技术要求。

如材料及规格、毛坯精度、热处理及硬度、圆角半径、起模斜度、内部质量要求等。

（2）绘制尾接杆零件的毛坯图如下：

图4尾接杆毛坯图

1.4拟定工艺路线

1.4.1各表面加工方法

加工方法的选择

（1）首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及分几次加工。

（2）决定加工方法时要考虑被加工材料的性质。

（3）选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产效率和经济性问题。

（4）选择加工方法还要考虑本厂或本车间的现有设备及技术条件。

此外，选择加工方法还应考虑一些其他因素，例如，工件的形状、质量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能等。

机械加工的加工方法以及所能达到的加工质量，很多都来自生产实践之中。

由于本人并没有积累很长时间的机械加工经验，因此，在选择各表面加工方法时，多采用查表方式，借鉴前人的很多方法经验的总结。

通过分析零件图上各加工表面的质量要求，查询图表从而确定各个表面的加工工序和方法。

现将部分使用到的加工方法和适用范围列出如下：

（图5外圆表面加工方法适用范围）

（图6内圆表面加工方法适用范围）

（图7基孔制七级精度孔加工）

图5外圆表面加工方法适用范围

图6内圆表面加工方法适用范围

图7基孔制七级精度孔加工

根据本次设计的条件及要求，采用传统的机床和专用夹具设备即可，由于零件分为重要加工表面和次要加工表面，分别有不同的技术要求，应分不同加工方法和多次加工。

其中主要加工表面加工方法如下：

Φ50左端面和Φ61.5左右两端面粗糙度要求为Ra1.6，属重要加工表面，采用粗车--半精车--精车。

Φ50外圆面和Φ35外圆面及SR30球面公差等级在IT7-IT8，可采用：

粗车--半精车的加工路线。

对于Φ26的轴内孔来说，其表面粗糙度为Ra3.2，可采用：

钻--粗镗--半精镗的加工路线；

Φ32为7级孔，上偏差要求0.003，下偏差要求0.003，为重要加工表面。

查取手册可知精镗和精铰均可达到精度要求，但是精铰使用的铰刀为标准刀具，不能满足上下偏差的要求。

故只能采用采用：

钻（进行两次）--粗铰--半精镗--精镗的加工路线。

1.4.2定位基准的选择

1、基本概念

①基准：

就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。

②设计基准：

就是零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。

在本次尾接杆零件设计中的设计基准是Φ50左端面和其中心线。

③定位基准：

在加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。

要注意：

当用调整法加工时，如果定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。

所以当定位基准和设计基准不重合时，必须检查有关尺寸的公差和加工方法能否满足条件要求，如不能满足，则要求改变加工方法或另行选定工艺方案。

2、基准的选择原则

①粗基面选择原则：

（1）如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。

（2）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面。

（3）应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对各不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图纸要求。

（4）由于粗基准的定位精度很低，所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。

②精基面选择原则：

（1）基准重合原则：

应尽可能选用设计基准作为定位基准。

（2）统一基准原则：

应尽可能选择统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。

（3）所选的定位基准，应能使工件定位准确、稳定、刚性好、变形小和夹具简单。

（4）有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。

（5）有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基面。

③辅助基面

工件上没有能作为定位基面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，称为辅助基面。

[1]

3、尾接杆零件在整个加工过程中，基准的选择

（1）在本次设计中，尾接杆零件粗加工时根据粗基面选择原则，选取Φ35外圆（工序20，见工艺规程）表面为粗基准；

（2）在精加工时，由于零件的各主要加工形面均有较高的加工要求，因此，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后形成的各加工面为主要的定位精基准，主要包括：

1　在加工Φ50，Φ35外圆表面时，以顶尖孔和Φ28.5内孔作为精基准；

2　在钻Φ2孔时，以Φ32内孔和Φ42内孔作为精基准；

3　在精镗Φ32内孔时，以已加工完成的的Φ50端面和Φ35外表面作为精基准。

1.4.3加工阶段的划分

划分加工阶段原因:

（1）粗加工阶段中切除金属较多，产生的切削力和切削热都较大，所需的夹紧力也应该较大，因而使工件产生的内应力和由此引起的变形也大不可能达到高的精度和低的粗糙度，因此需要划分阶段最后达到图纸要求。

（2）划分加工阶段可合理使用机床设备。

（3）为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然而然地把机械工艺过程划分为几个阶段。

本次设计的尾接杆零件重要表面的加工精度要求在IT7等级，粗糙度要求为Ra1.6，一次加工毛坯切除金属较多，产生的内应力和变形较大，达不到技术要求的精度和粗糙度，因此需要粗加工—半精加工—精加工的阶段划分来达到最后要求。

①粗加工阶段：

毛坯加工、外圆粗车、打顶尖孔等。

②半精加工阶段：

次要表面加工，钻轴孔、镗轴孔、铣平面等。

③精加工阶段：

磨平面、精车、精镗等主要表面的精加工。

这样划分阶段的好处是能在粗加工后及时发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，同时适当在半精加工后，精加工前安排热处理工序，消除粗加工阶段产生的内应力,同时达到零件图纸要求的零件硬度，再进行最后的精加工，可保证这些重要表面的技术要求。

1.4.4个加工表面机械加工余量、工序尺寸的确定

1.主要的外圆表面

1　Φ50外圆：

粗车——半精车——精车

2　Φ61.5外圆：

粗车——半精车——精车

3　Φ25外圆：

粗车

4　Φ61.5外圆：

粗车——半精车——精车

2.主要的孔加工

1　Φ28.5孔：

钻孔——半精镗

2　Φ42孔：

钻孔——粗镗孔——半精镗

3　Φ32H7孔：

钻孔——粗铰——半精镗——精镗

3.沿轴线方向的主要加工长度

1　17.6：

2　6：

1.4.5工序顺序安排

根据对零件所进行的工艺分析，不同表面采用的加工路线以及其所能达到的精度要求，在生产纲领已确定的情况下，结合对其加工阶段的划分，可以考虑采用普通机床配以通用、专用夹具，并尽量使7工序集中来提高生产率。

其工序顺序安排方案如下：

工序05锻造毛坯；

工序10去分模毛边；

工序15划线，钳工台；

工序20粗车Φ61.5和Φ50的外圆，并且粗车Φ50的右端面A，按划线加工端面A，然后以A为基准加工Φ61.5的右端面，尖边倒圆R0.1~0.5；

工序25打顶尖孔Φ6；

工序30粗车Φ61.5，Φ35和Φ25的外圆，尖边倒圆R0.1~0.5；

工序35钻孔Φ26，孔深147.7,；

工序40孔Φ42的粗镗和半精镗，半精车Φ25，,35及端面；

工序45粗铣平面；

工序50粗车球体；

工序55去除毛刺；

工序60钻、铰孔Φ32；

工序65铣45O、34O斜面；

工序70去除毛刺，尖边倒圆R0.1~0.5，修锉R10和Φ25外圆两斜面圆滑相接；

工序75铣凸R，以Φ32的中心线为基准；

工序80铣凸R平面；

工序85去除毛刺；

工序90半精镗孔Φ26；

工序95热处理；

工序100打氧化皮；

工序105研磨顶尖孔倒角；

工序110磨外圆及端面；

工序115去除毛刺；

工序120钻孔Φ2；

工序125铣槽；

工序130去顶尖孔；

工序135精车球体；

工序140去毛刺；

工序145半精镗孔Φ32；

工序150精镗孔Φ32；

工序155去除全部毛刺；

工序160攻螺纹；

工序165磁力探伤；

工序170检验；

工序175研磨孔Φ32；

工序180表面处理；

1.4.6各工序切削用量和加工机床的确定

工序05锻造毛坯；

工序10去分模毛边，在钳工台去外圆H段分模毛边；

工序15划线，钳工台；

工序20粗车Φ61.5和Φ50的外圆，并且粗车Φ50的右端面A，按划线加工端面A，然后以A为基准加工Φ61.5的右端面，尖边倒圆R0.1~0.5，采用普通车床C620和三爪卡盘；

工序25打顶尖孔Φ6，以R34外圆为基准，尖边倒圆R0.1~0.5，在普通车床C620上采用中心钻A3和三爪卡盘；

工序30车Φ61.5，Φ35和Φ25的外圆，以Φ50左端面及Φ50外圆为定位基准，尖边倒圆R0.1~0.5，采用普通车床C620和软三爪；

工序35钻孔Φ26，以Φ50右端面为基准，在大六角车床1K36上采用钻头26和三爪卡盘；

工序40镗孔Φ42，以Φ50右端面为基准，加工前找正外圆A的跳动不大于0.1，尖边倒圆R0.1~0.5，采用普通车床C620和软三爪；

工序45铣平面，以Φ50的中心线为基准，采用立式铣床6H12和专用夹具；

工序50车球体，以外圆Φ35和Φ52.5左端面为定位基准，采用普通车床C620和专用夹具；

工序55去除毛刺，在钳工台去A、B