發(fā)動機撥叉機械加工工藝及夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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可持續(xù)夾具及固定裝置的高精度安裝的方法論 J. Jamshidi，P.G. maropoulos 英國巴斯大學(xué)機械工程學(xué)系 摘要 在夾具安裝階段，夾具組件的精確測量能力決定其精確性，尤其是對大尺寸的產(chǎn)品和應(yīng)用來說。大量定制一些在設(shè)計上有多樣性的小批量產(chǎn)品和零部件是十分重要的。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該與迅速轉(zhuǎn)換理念相互協(xié)調(diào)，對于敏感元器件及組件而言，以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來提高速度是不明智的，例如在航空航天工業(yè)中所看到的那些零部件。提高精確性對于夾具的安裝是很有必要的，為了要盡量少用，這可取決于夾具和夾具定位變化的耐受性預(yù)算。在航空航天工業(yè)中，靈活和可重構(gòu)夾具的概念的發(fā)展及固定裝置是夾具的主要開銷成本。吸引他們的是重構(gòu)夾具的可重用性，可持續(xù)使用是由于那些零部件也能夠被重新應(yīng)用到許多種產(chǎn)品和裝配中去。一直不佳的準(zhǔn)確性和可靠性為這類夾具的缺點，這篇論文主要是研究可持續(xù)夾具主要零部件的精確定位，影響夾具性能的因素在安裝階段會得以審查。本文介紹了一種在靈活夾具中為了最大限度地減少定位和夾緊的不確定性的方法。 關(guān)鍵詞:可持續(xù)性夾具；夾具安裝；校準(zhǔn)不確定性；夾具的監(jiān)測；計量；可重復(fù)使用的夾具 1引言 質(zhì)量和可靠性等因素早已經(jīng)轉(zhuǎn)換為新零件固有的特征。在他們的產(chǎn)品和服務(wù)范圍內(nèi)，近期市場趨勢已經(jīng)迫使制造業(yè)走向大規(guī)模定制。其次增加新陳品的多樣化設(shè)計在部件和組件級別上遵循第二次高幅度的變化。有先進制造系統(tǒng)和技術(shù)的國家提供了更多的靈活性，能使設(shè)計師更加自由的發(fā)揮想象。例如在過去幾十年發(fā)展起來的一種新的大體積測量方法，就能測量及公丈的距離。用來檢測大尺寸零件的這些設(shè)備通常是由多個組裝部件所制造出來的。在重組和裝配期間，那些大尺寸產(chǎn)品的制造需要用到專用的夾具和固定裝置，以便于他們的零部件能夠被定位在設(shè)計基準(zhǔn)上。對于大批量產(chǎn)品，在計算機輔助軟件上就能估算出其主要的花費需求，否則，在某些情況下或以其他方式生產(chǎn)的產(chǎn)品成本可能會是非常高的。這個問題與客戶不斷用錢來尋求具有更高價值的市場需求相互矛盾。用一種典型的變化產(chǎn)品可以創(chuàng)建一個更加具有持續(xù)性的商業(yè)，因為它能夠滿足相對比較大地市場需求。由支持產(chǎn)品變化的不同形狀的產(chǎn)品而形成的靈活和可重構(gòu)夾具及固定裝置則是應(yīng)對上述挑戰(zhàn)關(guān)鍵的解決方案。靈活夾具的概念已經(jīng)在研究領(lǐng)域存在了幾年[1]。然而，它們在很大程度上沒有充分利用真正的生產(chǎn)設(shè)施，尤其是大尺寸產(chǎn)品的制造，如航空航天設(shè)備。這是由于關(guān)于它們的初始安裝、校準(zhǔn)困難和可重復(fù)性等挑戰(zhàn)往往超出公差要求。這些夾具和高品質(zhì)關(guān)鍵部件裝置的制造以及大量的集成計量系統(tǒng)，都可以減少上述限制。本文包括了有關(guān)安裝的計量問題和靈活的夾具校準(zhǔn)以及檢測服務(wù)。 2相關(guān)工作 2.1大型零件的制造和裝配 通常把要精密制造的機械零件移動到機床工作臺是必需的，先進行粗加工，然后精對準(zhǔn)和夾緊。在這個階段，一方面是準(zhǔn)備用于加工高精度的關(guān)鍵所在，然而，這對于一些大尺寸或重的零部件并不總是可以實現(xiàn)的。大型產(chǎn)品是指那些與一些不經(jīng)濟的可能需要處理或在工廠周圍移動的的組件一起來達到制造和裝配的目的[2]。制造業(yè)和這些部件的裝配工藝包括所需機器和系統(tǒng)的運動以及這些部件的位置和方向。這些零部件通常定位在大尺寸夾具及固定裝置上該定位的位置。如果這些部件以小批量生產(chǎn)，在航空航天工業(yè)、高開銷的情況下，每個產(chǎn)品將會出現(xiàn)。在設(shè)計和制造夾具上，已經(jīng)有了許多嘗試，以便于能夠持有許多種組件的變種。然而，這方法是不可行的，因為敏感或關(guān)鍵的零部件完全是由它們的高精度要求所決定的。與固定的夾具相比較，可調(diào)、可重構(gòu)夾具會產(chǎn)生更低的重復(fù)性。固定夾具有固定的方式，可以通過焊接或鉚接的接頭固定在一起來實現(xiàn)。這些機械故障，例如夾具和固定裝置由于疲勞和塑料變形就是一個終止其服務(wù)的主要原因，發(fā)送它們再進行回收。小批量制造的需求是目前常見的淘汰不合格夾具，其使用壽命取決于產(chǎn)品的生命周期。換句話說，在制造變種零件停止不久之后，與之有關(guān)聯(lián)的夾具和固定裝置將會變得多余。即使夾具有工作順序，但它們?nèi)匀挥袌髲U并送往循環(huán)再造。這種方法會帶來高負(fù)擔(dān)回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夾具和夾具的漂移以及夾具都能影響大尺寸零件組裝的精確性[5]。對于大尺寸的夾具已經(jīng)開發(fā)出了幾種分析夾具剛性的方法，可用來評估振動的影響因素。在任何情況下更加可持續(xù)生產(chǎn)要通過選擇性方案才能得以實現(xiàn)。如圖2.1所示。 圖2.1 典型的大型夾具元件 用于制造所延誤的時間是固定夾具的又一重大缺點，這些夾具應(yīng)該在制造前就被訂購，在生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品上市前還可以創(chuàng)建額外的復(fù)雜性。不管他們的類型，大型夾具有一些共同的元素，包括一個主框架、內(nèi)在的框架，有可能有一個或數(shù)多個可移動的機制或更小的組件，如鉗、套管、皮卡和可調(diào)螺絲[表1]。 2.2柔性夾具 開發(fā)的柔性夾具的概念增加了其可持續(xù)性、快速轉(zhuǎn)換以及降低了成本?，F(xiàn)在可以使用現(xiàn)成的模塊來設(shè)計和組裝夾具。根據(jù)規(guī)定，只有極少數(shù)夾具的專用零件需要設(shè)計和制造。以這種概念看，大多數(shù)散裝部件、附件關(guān)節(jié)都應(yīng)用的很具體。一旦產(chǎn)品設(shè)計變異完全制造出來，然后就可以拆卸上述組件和重組成一種新的元件來與未來的設(shè)計變異相匹配。因為組裝和組件范圍上的設(shè)計都相當(dāng)接近，所以這種方法是最能降低夾具成本的。 根據(jù)組件的變化水平和工作類型的需求，每一個不同比例的柔性夾具都需要被重新安排。為了增加使用這種類型夾具的效益，這個問題在設(shè)計階段考慮是十分重要的。例如，在可能的情況下，皮卡車的位置和三維定位夾具上的組件的不同變種，甚至完全不同的部分應(yīng)該是在靠近增加兼容性和夾具子系統(tǒng)間變性。夾具關(guān)鍵部件的收集在短期內(nèi)能保證所需夾具的可用性。另外，這些夾具的存儲需要很少空間，因為拆除所有模塊是可能的，通常以腳手架的形式并把它們彼此放在一起。目前在一些汽車公司應(yīng)用到柔性夾具，因為它們的精度等級是足夠滿足的。大尺寸制造的夾具設(shè)施盡管沒有許多柔性夾具那樣操作靈活，比如航空航天設(shè)備。準(zhǔn)確性和定位銷的不確定性、夾具的可重復(fù)性以及夾具結(jié)構(gòu)的漂移都出現(xiàn)這樣一個事實，這些夾具在發(fā)電和航空航天等工業(yè)不能滿足公差要求。一旦它們的精度問題得以解決，這些夾具在上述的工業(yè)中將會有很高的利用價值。 圖2.2 夾具與汽車行業(yè)中的可重構(gòu)組件 大量的體積計量系統(tǒng)和技術(shù)一直有許多新的發(fā)展。依靠計量系統(tǒng)和技術(shù)的現(xiàn)代激光技術(shù)現(xiàn)在就能夠測量一些可接受精度的大尺寸產(chǎn)品甚至到幾公丈的產(chǎn)品。在安裝和初期安裝調(diào)試期間，這些系統(tǒng)能夠用來精確定位一些夾具的關(guān)鍵部件。 夾具的安裝通常開始形成機架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夾具那樣逐漸更小的零部件。計量系統(tǒng)能夠用于柔性夾具的主要框架和其內(nèi)部框架的安裝，從而來保證每個零部件彼此之間的準(zhǔn)確定位。表1顯示了這些大規(guī)模的測量系統(tǒng)數(shù)。跟蹤系統(tǒng)能夠測量基準(zhǔn)點，它是實現(xiàn)這一目的的最合適的測量系統(tǒng)。一起跟蹤球式反射鏡在三維空間內(nèi)都可以認(rèn)準(zhǔn)所要記錄的位置。球式反射鏡可以直接練習(xí)目標(biāo)對象來提供幾何位置信息或可以在機械重復(fù)的球式反射鏡下應(yīng)用，從這個角度用激光來跟蹤目標(biāo)或短期目標(biāo)。像一些其他測量儀器的激光跟蹤有時候不確定，在夾具的安裝過程中需要做以說明。此外，激光跟蹤和目標(biāo)點之間的光線問題還應(yīng)該考慮到。如果必要的話，多個跟蹤職位都可以使用，在實際測量活動中，其結(jié)果必然是伴隨著一個不確定的說明。經(jīng)過測量，這些給定的分散的特征值是合理的，這個問題與一些夾具或夾具的安裝及以后的審核都是一樣的。這些知識闡明了一個給定的定位夾具的能力和裝配任務(wù)。換句話說，它表示在其相關(guān)流程中一套夾具是否能夠滿足公差要求。 2.3夾具理論比較 為了用于多種生產(chǎn)裝置和組裝應(yīng)用，在不同的公司也有大量不同形狀和設(shè)計的夾具。這些夾具中的某一些的形式都是標(biāo)準(zhǔn)形式，然而另一些是經(jīng)過專門設(shè)計和制造的特殊零部件。后者可以說是建立在產(chǎn)品的復(fù)雜性和大規(guī)模的基礎(chǔ)上的，所以可能會是非常昂貴的[9]。 無論成本和目的如何，制造和組裝過程都可以完成，要么不使用夾具，要么用固定幀夾具或用可重構(gòu)或柔性夾具。表2對它們的典型應(yīng)用的這些方法做出了比較。 固定框夾具通常用于重型應(yīng)用上，它們更適合于應(yīng)用在能夠減輕花費開銷的大量產(chǎn)品上。 對于制造業(yè)和大型組裝及復(fù)雜產(chǎn)品來說，柔性夾具的應(yīng)用有很多好處。特別是在研究和發(fā)展工作中，以及低容量產(chǎn)品的情況下，制造柔性夾具和夾具可能會是非常有益的。除了在時間和金錢上使利益均衡外，柔性夾具還會有一個更加靈活的設(shè)計思路。由于在夾具的制造和裝配過程中，會直接和經(jīng)常改變夾具的拓?fù)涑杀?。與傳統(tǒng)夾具相比較，這種類型的柔性夾具的可重用性和可重構(gòu)性是一個主要的優(yōu)點。這一點尤為重要，因為它在綠色制造方面符合行業(yè)的發(fā)展方向，通過回收使用系統(tǒng)的組成部件，為相關(guān)項目的工裝費用降低了項目成本。 表2.1 用于驗證夾具大量的例子、便攜式測量儀器 儀器 輔助部件 測量類型 接觸式 非接觸式 圖像 激光跟蹤儀 賽立信探頭 是 T型探頭 是 激光雷達 球形目標(biāo) 是 攝影 目標(biāo) 是 光投影 是 關(guān)節(jié)臂 三坐標(biāo)測量機 基于激光掃描頭 是 接觸探頭 是 2.4 柔性夾具的安裝 本節(jié)中描述的夾具在安裝過程中需要考慮一些問題。夾具元件安裝在合適位置可以說是一種挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)定位公差比較小時，柔性夾具也應(yīng)當(dāng)被監(jiān)測以便于開發(fā)和與傳統(tǒng)夾具相比較它們的剛性。 給出了一個通用的描述階段根據(jù)初步夾具安裝在仿真軟件環(huán)境和利用一些尺寸為5m×4m×3m的大尺寸夾具的實際實驗結(jié)果來測量指令階段。這是不論這個夾具是否是第一次安裝在夾具中還是對已經(jīng)存在的夾具只做外形上的更換，其都是為了定位不同的零部件。 根據(jù)其復(fù)雜性，一種典型的大尺寸夾具具有三至五個結(jié)構(gòu)。通常除了有一個主框架之外，在每一個級別的基本水平，也可以由一個或多個結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用來作為參考以便于作為夾具基準(zhǔn)來定位。在一個自動化固定的平臺上，機器系統(tǒng)會進行多項任務(wù)，比如定位、加工和進行裝配。因此機器人的工作基準(zhǔn)與夾具的工作框架相聯(lián)系。仔細(xì)考慮夾具的綜合數(shù)據(jù)，會確保后續(xù)安裝達到預(yù)期的公差要求。 2.4.1 測試輔助柔性夾具的安裝 柔性夾具的安裝在第一次進行模擬仿真時有幾個安裝階段。使用模擬演習(xí)，在這個工程中可以減少一些潛在的錯誤和返工。測量輔助安裝過程是類似的跟蹤對象位置的過程，是常見的大尺寸組件用到的。夾具的組件先用這種方法使其大致位置公差在1mm以內(nèi)，然后當(dāng)所有的夾具組件被放到所設(shè)計的位置時，在0.1mm至0.15mm公差內(nèi)，它們可以使用適當(dāng)?shù)呐ぞ厥站o。典型的計量協(xié)助柔性夾具安裝階段如下： 在出廠時設(shè)置初試參考結(jié)構(gòu)； 測量初始參照系； 安裝基地或其位置的主框架； 安裝脫機內(nèi)結(jié)構(gòu)； 安裝控股和定位； 在內(nèi)框和主框架位置安裝鉗、套管和皮卡。 底座上安裝內(nèi)框； 重點定位元件的精細(xì)調(diào)整和緊固； 核查參照系和夾具； 對于夾具關(guān)鍵位置的服務(wù)監(jiān)測。 這些階段是從無到有夾具的完整安裝。更不用說，在設(shè)計變化略有變化的情況下，一些下面的操作將被忽略。 表2.2 不同夾具理念之間簡明的比較 典型特征 固定框架 柔性夾具 夾具 應(yīng)用 大批量產(chǎn)品 小批量產(chǎn)品 樣機 優(yōu)點 唯一性 可重復(fù)性 可重構(gòu)性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 剛度 非常高 剛性不確定 低 缺點 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 難以在每一個安裝中定位 難以進行 成本 非常高 中等 低 生產(chǎn)時間 長 中等 短 2.4.2 柔性夾具的安裝 柔性夾具安裝過程中采取了以下階段： 安裝夾具的主框架； 移動單元和子系統(tǒng)組裝； 夾具內(nèi)框架在夾具裝配中的安裝； 皮卡和夾具的裝配。 主框架通常是夾具的骨干。因此，它一般不會改變外形，和內(nèi)框架及較小的元素如襯套、皮卡和夾具一樣具有規(guī)律性。慎重考慮制造過程可以減少夾具元件較大元素的重新排列，也會更進一步節(jié)約時間和成本。圖3顯示了三組不同活動小組對于柔性夾具的安裝過程。在這個過程中，假定夾具的標(biāo)準(zhǔn)件是從可供選擇的現(xiàn)成的部件和組件中選出來的，然后提前在大量的物理安裝測試和調(diào)試時以降低測量不確定度來進行一次夾具安裝。一旦達到可接受水平的不確定性的物理安裝才能進行。 圖2.3 柔性夾具的測量輔助安裝程序 在夾具安裝過程中，它可能需要用到多個測量系統(tǒng)或用到包括一套完整夾具安裝關(guān)鍵點的測量系統(tǒng)。這應(yīng)該包括在夾具維修期間放在工廠的地板和墻壁上的穩(wěn)定性及漂移檢查的目標(biāo)參考點。 在夾具上定位的關(guān)鍵點、測量儀器的不確定性應(yīng)該予以考慮。作為一個經(jīng)驗法則，每個夾具關(guān)鍵位置的定位的準(zhǔn)確性應(yīng)該是在10倍，甚至比所需的耐受性更好。換句話說，如果組件公差指定至0.1mm，則夾具定位精度至少應(yīng)為0.01mm。 柔性夾具安裝的最佳做法如下： 一個工廠的墻壁和地板上的初始參考點的位置是首選，以減少測量的不確定性； 應(yīng)驗證該儀器所在位置上經(jīng)常使用初始參考點的基地； 在每個夾具的大節(jié)上，為更好地具有跟蹤和可重復(fù)性，可以附加多個球式反射跟蹤系統(tǒng)； 夾具大型組件有關(guān)于彎曲或扭曲的測量應(yīng)集中在角梁的中央部分，以減少定位誤差； 內(nèi)框架參考點應(yīng)選擇盡可能遠(yuǎn)的創(chuàng)建框的坐標(biāo)系統(tǒng)。這可能會導(dǎo)致在內(nèi)框坐標(biāo)系時的較小的不確定性。 3.不確定性 由于評估的結(jié)果旨在對于所描述物體真正價值范圍內(nèi)的評估定位，則不確定性被定義為膠[8]。這里的不確定性來自兩方面的審查，首先是與測量過程中有關(guān)的，其次是與夾具定位的不確定性有關(guān)。測量不確定性的一些因素，如灰塵、重力、溫度、氣壓、濕度、測量儀器和相關(guān)軟件中的系統(tǒng)誤差、操作人員的技能、接觸探針或球式反射跟蹤儀?；谀z[8]的定義，測量結(jié)果應(yīng)伴隨著它的不確定性說明，這些錯誤詳細(xì)來源的討論超出了本文的范圍。已經(jīng)有多項研究來建立真正的不確定性的一些測量儀器[10、11]。 夾具關(guān)鍵點的測量結(jié)果應(yīng)該包括相關(guān)的置信水平。除了最初的不確定性上升的測量儀器，夾具的不確定性還有其他方面的影響。夾具框架方面的應(yīng)用由于產(chǎn)品重量以及制造工藝過程在夾具框架中能創(chuàng)建一些彈性變形。夾具有了集成化、自動化和移動部分，是這個問題變得更加復(fù)雜。 仔細(xì)考慮夾具設(shè)計階段不確定性的來源可以在一個給定的情況下減少過度使用公差預(yù)算的風(fēng)險。夾具的精度和夾具的成本之間有著直接的關(guān)系。然而，整體的成本也應(yīng)該被考慮在內(nèi)。高數(shù)額的零部件有更長的使用壽命。換句話說，質(zhì)量特征接近平均值是，在使用過程中會很少失效。朝六個方向靠近在安裝時是很必要的，然后是在高精度夾具和敏感部位上的可重構(gòu)、柔性夾具及夾具的監(jiān)測。 4.討論 柔性夾具適用于組裝和在加工部分有不同的設(shè)計和幾何參數(shù)。尤其是當(dāng)這些部件之間的設(shè)計變化小時，這種類型的夾具被證明是具有成本效益和快速的解決方案，這是因為它可能會通過夾具重新配置到一個新的產(chǎn)品或組件的變種上。然而，當(dāng)所需的零件盒裝配的設(shè)計完全不同時，可能需要不同尺寸夾具組件的完整地重排，因此，在設(shè)計一個新的零件和重組夾具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時應(yīng)該考慮到要便于減少夾具的安裝和重新配置的時間以及成本，并最大限度的重用現(xiàn)在的組件在當(dāng)前的裝配中。 一個柔性夾具有許多種裝配方式，是由于其靈活性。在正確的安裝順序下選擇合適的組件，可以最大限度的節(jié)約成本和時間。本次選擇的過程中應(yīng)該對未來產(chǎn)品的夾具的潛在的重用予以考慮。在產(chǎn)品不斷變化的情況下，計劃和設(shè)計夾具框架是很重要的。使用定制的夾具、緊固件、軸套和其他夾具元件都是降低成本的關(guān)鍵問題。 仿真軟件和工具的廣泛使用，可以減少返工和浪費夾具材料相關(guān)的成本。例如測量儀器，其目標(biāo)點之間的視線檢查就會使用這些軟件來輔助。圖4顯示了柔性夾具安裝在測量仿真軟件中的第一個階段。由于夾具正在興建的模擬的效益越 來越明顯，因此它可以突出儀器與目標(biāo)測量點的水平視線的問題和不確定性。 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 圖4.1 測量輔助夾具安裝的模擬過程 由于關(guān)于夾具操作中重量和力使夾具元件的電位漂移和變形，則可以提前在仿真中分析以及在購買夾具元件方面的財政。更重要的是，這種工具允許更好的裝配和制造等操作，因為它們能提前分析出夾具的長處和弱點，揭示其物理設(shè)置。 選擇合適的測量儀器最重要的是要協(xié)助夾具安裝的的計量。一個連貫的計量系統(tǒng)，其測量結(jié)果的不確定性能夠決定夾具的不確定性，也暴露了夾具和是否符合一個給定的公差范圍內(nèi)所需任務(wù)的能力。 總結(jié) 零件和裝配體應(yīng)該以盡量減少夾具成本的方式來設(shè)計，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)組件。如果在夾具更新至下一產(chǎn)品時提前思考，則其速度和成本可能會增加。在夾具和固定裝置的設(shè)計上有強大的總成本、碳足跡及其可持續(xù)性。它往往要求生產(chǎn)出只有極少數(shù)的典型設(shè)計或產(chǎn)品，子系統(tǒng)或組件，以滿足產(chǎn)品的變化和客戶的需求。對于大型產(chǎn)品的幾何尺寸超出幾米夾具的可能會造成重大的開銷。此外，一旦所需的零部件倍制造出來，這些夾具則會變得多余。常規(guī)回收多余夾具是不經(jīng)濟的。因此，找到增加夾具的靈活性才是所需求的方法。 柔性夾具和夾具的概念已存于二十余年。然而它們的潛能還沒有真正發(fā)揮，是由于其精度可可重復(fù)性的不確定性。高精度計量系統(tǒng)現(xiàn)在能夠用來對夾具進行初始安裝和服務(wù)。然后使用該系統(tǒng)有可能重新設(shè)定夾具元素使其精確到一個新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以便于定位不同幾何位置的組件，允許幾次使用夾具。 本文提出了一種對于大規(guī)模柔性夾具及夾具初始定位和安裝的通用的算法。計量輔助夾具安裝的新概念被證明對復(fù)雜的設(shè)置和夾具的安裝是有益的。當(dāng)完全裝配好時，夾具的穩(wěn)定性可以通過慎重考慮和選擇夾具幾何位置上的關(guān)鍵點來予以保證。這種方法將應(yīng)用于大尺寸元件和產(chǎn)品的制造以及裝配件，尤其是應(yīng)用于航空航天和發(fā)電工業(yè)中。 畢業(yè)論文（設(shè)計） 任 務(wù) 書 題 目： 發(fā)動機撥叉機械加工工藝及夾具設(shè)計 院 （系）： 工程技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機電一體化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號: 起止日期： 年 3 月 1 日 ~ 5 月 25 日 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 教授 助理指導(dǎo)教師： 職稱： 助 教 教 研 室 主 任： 余旭東 發(fā)任務(wù)書日期: 2009 年 3 月 2 日 1、畢業(yè)論文（設(shè)計）應(yīng)達到的目的： 1.培養(yǎng)學(xué)生運用《機械制造技術(shù)》(含機床夾具設(shè)計)及有關(guān)課程(工程材料與熱處理、機械設(shè)計、公差與技術(shù)測量、金屬切削機床等)的知識，結(jié)合認(rèn)識實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量等工藝問題。初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 2.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。 3.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。 4.進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 2、畢業(yè)論文（設(shè)計）的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 內(nèi)容： 1. 填寫開題報告; ???2. 制定零件的加工工藝過程,填寫工藝過程卡; ???3. 設(shè)計銑削端面（Ra2.5）的夾具一套,繪制全套夾具圖紙,原則上要求用計算機繪圖; ???4. 編寫設(shè)計說明書一份,按照畢業(yè)論文的格式寫,要求打印文稿。 要求： 1.中批生產(chǎn)； 2.盡量選用通用夾具。 3、對畢業(yè)論文（設(shè)計）成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕： 1．填寫開題報告 2. 機械加工工藝過程卡（A4標(biāo)準(zhǔn)格式） 3. 零件工作圖（1張） 夾具裝配圖（1張） 夾具零件圖（3張） 4. 設(shè)計說明書（A4標(biāo)準(zhǔn)格式） 4、主要參考文獻 1．《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題》，張龍勛主編, 機械工業(yè)出版社, 2003.2 2．《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》，趙家齊主編,機械工業(yè)出版社, 2002.1 3．《機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計》，王富山，陳抗生主編,機械工業(yè)出版社, 2002.1 4．《切削用量簡明手冊》，艾興、肖詩綱編，機械工業(yè)出版社，2000.1 5．《機械制造技術(shù)》，朱正心主編，機械工業(yè)出版社，2001.10 6．《機械制造工藝學(xué)》，徐嘉元、曾家駒主編，機械工業(yè)出版社，1999.5 7．《金屬切削原理及刀具》，吳道全、萬光珉等編，重慶大學(xué)出版社, 2001.3 8．《機械制造工藝與機床夾具》，劉守勇主編，北京機械工業(yè)出版社, 2002.2 9．《機械制造工藝學(xué)》，王啟平主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2002.1 10．《機床夾具設(shè)計手冊》，王光斗，上海科技出版社，2000.2 11．《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，李益民，機械工業(yè)出版社，1995.3 12．《機床夾具圖冊》，王小華，機械工業(yè)出版社，1992.2 5、畢業(yè)設(shè)計（論文（設(shè)計））工作進度計劃： 序號 論文（設(shè)計）工作進度 日期（起止周數(shù)） 1 領(lǐng)取設(shè)計任務(wù)書，熟悉資料，搜集設(shè)計資料 3.01---3.15 2 零件分析并繪制零件工作圖 3.15---3.31 3 制訂零件加工工藝規(guī)程 4.01---4.05 4 填寫工藝文件 4.05---4.10 5 夾具設(shè)計，畫夾具裝配圖 4.10---4.30 6 繪制零件圖并編寫設(shè)計說明書 5.01---5.25 7 答辯 6月初 同組論文（設(shè)計）者： 指導(dǎo)教師 日期 年 月 日 教研室審查意見： 簽字： 年 月 日 學(xué)院負(fù)責(zé)人意見： 簽字： 年 月 日 學(xué)生簽字： 接受任務(wù)時間： 年 月 日 注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 開 題 報 告 題 目： 院 （系）： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 指 導(dǎo) 教 師: 職稱： 助理指導(dǎo)教師： 職稱： 年 月 日 1、本課題的研究意義 在工業(yè)發(fā)展的今天，機械行業(yè)成為了引領(lǐng)工業(yè)發(fā)展的重要行業(yè)，也是最為關(guān)鍵的一個行業(yè)。都于我們搞搞機械行業(yè)的每一個人來說，機器的組成都是很清楚的，它一般都由以下四個部分組成：動力系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)和操縱控制系統(tǒng)。本設(shè)計所設(shè)計的撥叉就是屬于起操縱控制系統(tǒng)中的一個零件。它主要是用來實現(xiàn)其變速機構(gòu)的換擋，實現(xiàn)機械速度的的改變。其實我主要想通過該零件的設(shè)計了解學(xué)習(xí)CAD制造工程師的簡單操作。為我以后的學(xué)習(xí)工作打下堅實的基礎(chǔ) 2．1 發(fā)展歷史 從1949年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不理想。 2．2發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在，各工業(yè)化國家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為活躍的領(lǐng)域和國際間科技競爭的主戰(zhàn)場，制定了一系列振興計劃、建立世界級制造技術(shù)中心，紛紛把先進制造技術(shù)列為國家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。 機械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進。機械加工工藝以各個工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)、外先進工藝技術(shù)和經(jīng)驗。還應(yīng)保證操作者良好的勞動條件。但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗來編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時定額也憑經(jīng)驗來確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以進行合理的經(jīng)濟核算。 機床夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2．3發(fā)展趨勢 長期以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗進行的。如果由幾位工藝員各自編制同一個零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。這是因為工藝設(shè)計涉及的因素多，因果關(guān)系錯綜復(fù)雜。CAPP將是機械加工工藝的發(fā)展趨勢，它不僅提高了工藝設(shè)計的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣重復(fù)的工作中擺脫出來，集中精力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問題。 2．3．1夾具的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化 機床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 （3）精密化 機床夾具的精度會直接影響到零件的加工精度，而隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了保證。 （4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 2．3．1機械加工制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 （1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達分子級加工單位或原子級加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。 （2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個三維實體分解為若干二維實體制造出來，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實體。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時期精密工程的方向。 （4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、超高速切削、強力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機床改造成數(shù)控機床等，對機械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。 2、本設(shè)計的主要內(nèi)容有以下幾個方面： 1. 設(shè)計思路 2. 設(shè)計方案 3. 零件CAD制圖 4. 零件工藝分析 5 零件加工方案 由于該零件屬于多面加工件，需要我們多次裝夾才能完成其加工，但由于毛坯為一個長方體，所以我們在進行上下兩表面加工時選擇虎鉗和支持板進行裝夾定位。在兩表面加工好以后進行孔的鉆削，以后利用其孔通過螺栓和支持板來裝夾定位。其它技術(shù)問題在實際設(shè)計過程中有詳細(xì)的解決方案。 報告人簽名： 年 月 日 3、本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據(jù)不同的研究對象擬采用不同的研究手段（途徑），本課題包括兩方面內(nèi)容： 撥叉D的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 制定工藝規(guī)程的研究途徑和可行性分析 毛坯的選擇： 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應(yīng)了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準(zhǔn)和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標(biāo)準(zhǔn)確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。 毛坯的種類和其質(zhì)量對機械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系。同時對提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。撥叉D毛坯材料為QT400-5，硬度范圍在150～200HBS，承受中等載荷,采用鋼模鍛方法。 擬訂工藝路線： 表示零件的加工順序及加工方法，分出工序，安裝或工位及工步等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等。擬訂工藝路線從實際出發(fā)，理論聯(lián)系實際和工人結(jié)合起來。常常需要提出幾個方案，進行分析比較后再確定。 計算切削用量、加工余量及工時定額： 查閱《切削用量手冊》等資料并進行計算確定。目前，對單件小批量生產(chǎn)不規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)經(jīng)驗自行選定，但對于自動線和流水線，為保證生產(chǎn)的節(jié)拍，必須規(guī)定切削用量，并不能隨意改變。計算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工質(zhì)量以保證最終加工質(zhì)量。工時定額一般按各工廠的實際經(jīng)驗積累起來的統(tǒng)計資料來估算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，工藝的改進，新工藝，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，工時定額應(yīng)進行相應(yīng)的修改。 對機械加工工藝規(guī)程基本要求可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。雖然有時互相矛盾，但只要把它們處理好，就會成為一個統(tǒng)一體。在三個要求中，質(zhì)量是首要的。質(zhì)量表現(xiàn)在機械產(chǎn)品的各項技術(shù)性能指標(biāo)，質(zhì)量不能保證，根本談不上數(shù)量；質(zhì)量和生產(chǎn)率之間是密切聯(lián)系的，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)該不斷地最大限度地提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)量的要求。如果兩者矛盾，則生產(chǎn)率要服從于質(zhì)量，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下解決生產(chǎn)率問題。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能的節(jié)約耗費，減少投資，降低制造成本，這就是經(jīng)濟性。 因此，撥叉D的工藝規(guī)程研究途徑應(yīng)該體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一，達到經(jīng)濟合理及可行的最優(yōu)方案。 夾具設(shè)計的研究途徑和可行性分析 撥叉D鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。 夾具設(shè)計最關(guān)鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準(zhǔn)與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。 除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應(yīng)，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。 4、進度計劃 序號 日期 進度安排 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5、指導(dǎo)教師意見（對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計結(jié)果的預(yù)測） 指導(dǎo)教師：（親筆簽名） 年 月 日 6、教研室主任意見 教研室負(fù)責(zé)人：（親筆簽名） 年 月 日 說明： 1、開題報告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立撰寫，在畢業(yè)論文（設(shè)計）開始后兩周內(nèi)完成。 2、“課題的研究意義、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢”應(yīng)不少于800字，“課題的基本內(nèi)容及研究手段和可行性分析”應(yīng)不少于600字。 3、本頁不夠，請加頁。 I 發(fā)動機撥叉機械加工工藝及夾具設(shè)計 學(xué)生姓名： 伍海軍 學(xué)生學(xué)號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導(dǎo)教師： II 摘 要 此次設(shè)計是對發(fā)動機撥叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄件，具有 體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面， 再以面為基準(zhǔn)來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工大 頭孔、槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單 的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。 關(guān)鍵詞 撥叉，加工工藝，專用夾具，設(shè)計 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 ABSTRACT II ABSTRACT This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request. Key words： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1 目 錄 摘 要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????I ABSTRACT????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Ⅱ 1 緒 論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 發(fā)動機撥叉的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 2.1 發(fā)動機撥叉的工藝分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 2.2 撥叉的工藝要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3 工藝規(guī)程設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.1 加工工藝過程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2 確定各表面加工方案 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.1 影響加工方法的因素 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.2 加工方案的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3 確定定位基準(zhǔn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2.1 精基準(zhǔn)選擇的原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4 工藝路線的擬訂 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.1 工序的合理組合 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.2 工序的集中與分散 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.3 加工階段的劃分 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.5 發(fā)動機撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ???????????????????????????????????????12 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.5.2 發(fā)動機撥叉的偏差計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4 銑槽夾具設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.1 研究原始質(zhì)料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.3 切削力及夾緊分析計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目 錄 2 4.4 誤差分析與計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.5.1 定位銷選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.5.2 夾緊裝置的選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.5.3 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 5.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36 結(jié) 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43 致 謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 緒 論 1 1 緒 論 機械設(shè)計制造及其夾具設(shè)計是我們?nèi)跁炌ㄋ哪晁鶎W(xué)的知識，將理論與實 踐相結(jié)合，對專業(yè)知識的綜合運用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下 良好的基礎(chǔ)。 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生 產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手 段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的 質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對于發(fā)動機撥叉加工工藝及夾具設(shè)計的主要任務(wù)是： ⑴ 完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定； ⑵ 完成銑端面專用夾具的設(shè)計。 通過對發(fā)動機撥叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程 度，主要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出撥叉加工工藝規(guī)程；對于專用 夾具的設(shè)計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切銷力的 大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設(shè)計專用夾具。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 撥叉的分析 2 2 發(fā)動機撥叉的分析 2.1 發(fā)動機撥叉的工藝分析 發(fā)動機撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù) 雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度 要求也很高。發(fā)動機撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底6.1Ra 面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差 和對稱度公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及 各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命， 因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 2.2 發(fā)動機撥叉的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的 勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 撥叉的分析 3 圖 2.1 發(fā)動機撥叉零件圖 該加工有七個加工表面：平面加工包括撥叉底面、大頭孔上平面；孔系加 工包括大、小頭孔、M12 孔；小頭孔端 22H11 的槽加工以及大頭孔的銑斷加工。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 撥叉的分析 4 ⑴ 以平面為主有：① 撥叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 ；6.1?Ra ② 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。. ⑵ 孔系加工有： ① 的大頭孔粗、精鏜加工，其表面粗糙度為40? ；6.3Ra? ② 的小頭孔鉆、擴和鉸加工及攻絲，其表面粗糙度12 要求 ；1.6Ra? ③ M12 的小孔鉆加工， 小孔表面粗糙度要求6? 。2.5 ⑶ 小頭孔端 22H11 槽的加工，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊 ，1.6Ra? 而槽底的表面粗糙度要求是 。3.6?Ra ⑷ 最后為大頭孔的銑斷加工，要求斷口粗糙度 。3.6?Ra 撥叉毛坯的選擇模鍛，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其1~3m 年產(chǎn)量是 5000 件，由[3]表 2.1～3 可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對撥叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分析，選 擇了其毛坯的的制造方法為模鍛和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計 提供了必要的準(zhǔn)備。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 5 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般 來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于發(fā)動機 撥叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔 和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān) 系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞 動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計發(fā)動機 撥叉的加工工藝來說，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法 及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。 在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小 批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。 ⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和 設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 ⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn) 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 6 備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1～12 可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精 銑（ ） ，粗糙度為 6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 以較小。 ⑵ 由參考文獻[3]表 2.1～11 確定， 孔的表面粗糙度要求為 6.3，則選40? 擇孔的加方案序為：粗鏜——精鏜。 ⑶ 小頭孔 加工方法：129H? 加零件毛坯不能直接鍛出孔，只能鍛出一個小坑，以便在以后加工時找正 其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆——擴6.1?Ra ——鉸。 ⑷ 孔加工方法：12M 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔2.5 的加工方法,并攻絲. ⑸ 小頭端面槽 的加工方法是：1H 因槽兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑——6.1?Ra 精銑。 3.3 確定定位基準(zhǔn) 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加 工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴ 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選 擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、 外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床 身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的 余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 ⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 7 準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需 經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從發(fā)動機撥叉零件圖分析可知，主 要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。 3.2.1 精基準(zhǔn)選擇的原則 ⑴ 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定 位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 ⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具 比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為 定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書 表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反 復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn) 磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇 加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此 外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn) 固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平 面與 小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自12? 由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基 本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也 可以用 的孔為加工基準(zhǔn)。40 選擇精基準(zhǔn)的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾 準(zhǔn)。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。發(fā)動機撥叉的 加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精 加工撥叉底面大頭孔上平面。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 8 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè) 備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的 機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人 數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證 這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%809c?? 蘇打及 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證 零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù) 和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這 些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床， 以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費 事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的 機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不 高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 9 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具 體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但 由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突 出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量， 從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條 件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷， 予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提 高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生 的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度為 Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工 精度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì) 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階 段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 10 面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就 要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn) 可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn) 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 3.1 加工工藝路線方案比較表 方案Ⅰ 方案Ⅱ工序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 010 粗精銑小頭平 面 平面和 孔129H?粗、精小頭銑平面 平面和 孔129H? 020 粗精銑大頭平 面 平面和 孔 粗、精大頭銑 平面 平面和 孔 030 鉆、擴、鉸： 孔129?底面和側(cè)面 鉆、擴、鉸： 孔129?底面和側(cè)面 040 粗鏜 孔40底面和 孔 粗、精鏜 孔40底面和 孔12? 050 精鏜 孔 底面、 孔 和 孔40?粗、精銑 槽21H底面、 孔和 孔40 060 粗銑 槽21H底面、 孔1 和 孔 鉆 ： 孔M底面、 孔12? 和 孔 070 精銑 槽 底面和 孔 銑斷 底面和 孔 080 鉆 ： 孔M檢驗 090 銑斷 底面和 孔12? 加工工藝路線方案的論證： ⑴ 從前兩步工序可以看出：方案Ⅱ把粗、精加工都安排在一個工序中， 以便裝夾、安裝工件。 ⑵ 再看后面的鏜孔、銑槽工序，方案Ⅰ把粗、精加工分在兩個不同的工序 中，而方案Ⅱ都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設(shè)計專用夾 具時也可以減少工件的安裝次數(shù)。 方案 2 中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、 安裝工件。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 11 表 3.2 加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內(nèi)容 說 明 010 鑄造 020 熱處理 退火 030 銑 粗、精銑小 頭平面 工件專用夾具裝夾；雙立軸圓工 作臺銑床 )52(KX 040 銑 粗、精銑大 頭平面 工件用專用夾具裝夾；雙立軸圓 工作臺銑床 050 鉆、擴、 鉸 將孔 鉆擴到12? 直徑 工件采有專用夾具裝夾，機床選 用搖臂鉆床（ ）3025Z 060 粗、精鏜 粗、精鏜孔40工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜 床（ ）68T 070 粗、精銑 粗、精銑 槽21H工件用專用夾具裝夾；雙立軸圓工作臺銑床 )52(KX 080 鉆 鉆 到要M 求尺寸 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 )30(Z 090 銑斷 將大頭孔 銑斷40? 100 檢驗 110 入庫 清洗，涂防 銹油 3.5 發(fā)動機撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確 定 發(fā)動機撥叉的鍛造采用的是 QT400-5 鋼模鍛制造，其材料是 QT400-5，生 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 12 產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用模鍛毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 發(fā)動機撥叉為鍛造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： ⑴ 由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應(yīng)力求簡單、平直的 對稱，盡量避免模鍛件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結(jié)構(gòu)。 ⑶ 模鍛件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 ⑷ 模鍛件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 ⑸ 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 發(fā)動機撥叉的偏差計算 ⑴ 撥叉底平面和小孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 余量如下： 粗銑：由參考文獻[4]表 11～19。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取2.0~5m 。查[3]可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取2.m01? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。1. 鍛造毛坯的基本尺寸為 ，又由參考文獻[4]表 11～19702.145.2?? 可得鑄件尺寸公差為 。1.406?? 毛坯的名義尺寸為： m 毛坯最小尺寸為： 6 毛坯最大尺寸為： 7.214.? 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度 70d8。 ⑵ 大小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[3]表 2.2～2，2.2～25,2.3～13 和參考文獻[15]表 1～8， 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 13 可以查得： 孔 ：129H? 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。12?IT12.5Raum?m21.0 擴孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03. 84. 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8IT?1.6Rau?0.3 孔 40? 粗鏜孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是13I 2.5m 。.39m 精鏜孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是8T?uRa6.1? 。0. 根據(jù)工序要求，小頭孔加工分為鉆、擴、鉸三個工序，而大頭孔加工分為 粗鏜、精鏜二個工序完成，各工序余量如下： 鉆 孔 129H? 參照參考文獻[3]表 2.3～47，表 2.3～48。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該孔的工藝是：鉆——擴——鉸 鉆孔： 擴孔： （Z 為單邊余量）1.7?2.7Zm? 鉸孔： （Z 為單邊余量）2003 鏜孔 4 加工該孔的工藝是：粗鏜——精鏜 粗鏜： 孔， ；38.?2.Z? 精鏜： 孔， ；008m 鍛件毛坯孔的基本尺寸分別為 ：?42.0837m?? ⑶．粗、精銑 槽1H 參照參考文獻[1]表 21～5，得其槽邊雙邊粗加工余量 2Z=2.0mm，槽深加工 余量為 1.0mm，再由參照參考文獻[1]表 21～5 的刀具選擇可得其極限偏差：粗 加工為 ，精加工為 。0.1?0.13? 槽兩邊毛坯名義尺寸為： 20m?? 槽兩邊毛坯最大尺寸為： 1 槽兩邊毛坯最小尺寸為： 85 粗銑兩邊工序尺寸為： 0.1? 粗銑槽底工序尺寸為：11 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 14 精銑兩邊工序尺寸為： ，已達到其加工要求： 。21H21H 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 1：粗、精銑小頭平面。 機床：臥式銑床 6012X 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm? 數(shù) ，此為粗齒銑刀。5Z? 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m? 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參fa 0.15/famZ? 考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vms? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考f f/8. 文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 .47/ 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.601.9/in31Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 475m? 實際銑削速度 ：v .402.9/106ns??? 進給量 ： fV.1857/0.1/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.2475minfVs?? ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～81,取?aa6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 40l'8l 刀具切入長度 ：1 20.5()(1~3lDa????2.06)2m? 刀具切出長度 ：取2lm 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 15 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt1240.36min7.5jmlf???? 機動時間 ：'1jt'1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 '105injjtt?? 工序 2：粗、精銑大頭平面。 機床：臥式銑床 602X 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm? 數(shù) 8，此為細(xì)齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m? 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考fa Zmaf/18.0? 文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.47/Vs? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參f .5/f 考文獻[3]表 2.4～81，取銑削速度 .8/m 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.6053/in314Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 ? 實際銑削速度 ：v.10.14/06dnms?? 進給量 ：fV.58/2/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m170infVs?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 6lm 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l? 走刀次數(shù)為 1 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 16 機動時間 ：2jt12602.34min7jmlf???? 機動時間 ：2jt'12.ijlf 所以該工序總機動時間 '20.58injjtt?? 工序 3：鉆、擴、鉸 孔。19H? 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 2 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。19??1.7?9Dm? 切削深度 ：pa8.5m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～38，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～41，取 。V48Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，100.486539./min317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 0? 所以實際切削速度 ：v.16.3/dns??? 切削工時 被切削層長度 ：l42m? 刀具切入長度 ：1 19(~)104rDlctgkctgm???? 刀具切出長度 ： 取2l4?l32? 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt 0.4in.36jLfn??? ⑵ 擴孔 129H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～31 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，17?19.7?19.7Dm?17d? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 17 切削深度 ：pa1.35m? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～52，取 。f 0.6/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～53，取 。V4Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n100.46718./in31vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 5n? 所以實際切削速度 ：v.9.0.7/06dms? 切削工時 被切削層長度 ：l7m? 刀具切入長度 有：11 1.9(~2)20.8632rDdlctgkctgm??????? 刀具切出長度 ： ，取lm42?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt703.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 19H? 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa0.5m?12D? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～58， 取f rmf/0.2~ 。rmf/0.2? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV/3.? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.326509.4/in14rD???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 mn? 實際切削速度 ：v63/00s? 切削工時 被切削層長度 ：l7? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 18 刀具切入長度 ，1l012.7(~)02.92rDdctgkctgm???????? 刀具切出長度 ： 取lm4l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：3jt70.90.7in315jLnf???? 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2160.7.48minj??? 工序 4 ：粗、精鏜 孔。40? 機床：臥式金剛鏜床 7TK 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT ⑴ 粗鏜 孔 單邊余量 Z=1.1mm,一次鏜去全部余量 ，毛坯孔徑 。1.pam?037dm? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～66，刀桿伸出長度取 ，切削深f 2 度為 。因此確定進給量 。1.m0.2/fr 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～45，取 。V./1/inVs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，0191./in3.48.2rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～41，取 0m? 實際切削速度 ：v.3.2.4/106ns?? 工作臺每分鐘進給量 ： mf0.10/inf?? 被切削層長度 ：l5 刀具切入長度 ： 1 2.(~3)3.70pramtgktg???? 刀具切出長度 ： 取2lm5?l42? 行程次數(shù) ：i1 機動時間 ：jt213.710.injmlf???? ⑵ 精鏜 孔40? 粗加工后單邊余量 Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔.4pam? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 19 徑 40dm? 進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～66，刀桿伸出長度取 ，切削深f m20 度為 。因此確定進給量. 0.15/fmr? 切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～45，取V.1/6/inVs? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，1026103.8/in3.4rd???? 按照參考文獻[3]表 3.14—41，取 m? 實際切削速度 ： v.2.09/106ns? 工作臺每分鐘進給量 ：mf.15/inf 被切削層長度 ：l5? 刀具切入長度 ：1 mtgtgkarp .3208.)3~2(????? 刀具切出長度 ： 取2l5l42 行程次數(shù) ：i? 機動時間 ：2jt123.10.in7jmlf???? 所以該工序總機動工時 0.5.26mijt? 工序 5：粗、精銑 槽。H 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX 刀具：錯齒三面刃銑刀 ⑴ 粗銑 20 槽 切削深度 ：pa9.5m? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻[1]2476?0.6/famz? 表 查得切削速度 。302?/inV 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，102.1/i3.45rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 7n? 實際切削速度 ：v.0.5/106nms? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 20 進給量 ：fV0.61875/0.3/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m.81infV 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 2l 刀具切入長度 ：1 0.5(~)lD?? =63mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt120631.05min8jmlf???? ⑵ 精銑 22H11 槽 切削深度 ：pa.0 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻[1]2476?0.8/faz? 表 查得切削速度 ，302?3/inV? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，1045./min.160rd??? 按照參考文獻[3]表 3.1～74，取 。7? 實際切削速度 ：v304/ns?? 進給量 ：fV0.8247.5/61.39/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m8infVs?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 0l 刀具切入長度 ：1 0.5(~2)lD?? =81mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 2jt12081.23min.6jmlf???? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 21 本工序機動時間： 12.05132.8minjjtt??? 工序 6：鉆孔攻絲 機床：臺式鉆床 406ZA 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pam5.? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,切削速度32?0.2/fmr? 。smV/36.0? 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，in/36.514.36010rdV???? 按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 。/in 實際切削速度 ：v.0./106Dms 切削工時 被切削層長度 ：l43m? 刀具切入長度 ：1 1(~2)0272rctgkctg????? 刀具切出長度 ： 取 。2l ml3 加工基本時間 ： jt1247.15in0.6jLlfn??? 工序 5：銑斷 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX5 刀具：根據(jù)參照參考文獻[1]表 21～7，選細(xì)齒鋸片銑刀 切削深度 ：pa4m? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻[1]2.6?0.3/famz? 表 查得切削速度 。302?5/inV 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，10140.2/i3.rd???? 按照參考文獻取 。5/minr 實際切削速度 ：v.50.98/106dms??? 進給量 ：fV.348/3./ffaZn? 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝規(guī)程設(shè)計 22 工作臺每分進給量 ： mf3.6/21/minfVs?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll 刀具切入長度 ：1 10.5(~2)lD?? =63mm 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt12630.58minjmlf???? 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，該撥叉的年產(chǎn)量為 5000 件。一年