1、機械加工工藝分析與改進設計作者：陳軍摘要：我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。制訂工藝規程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一個鋪墊。在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方

2、便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點。關鍵詞：工藝編程 、工藝分析、夾具設計目 錄摘 要 1目 錄 2緒 論 3第一章:機械加工工藝分析 31.1件結構的工藝性分析及毛坯的選擇 31.2定位基準的選擇 41.3 加工工序的設計 41.4工藝路線的擬定 5第二章：制動桿零件的加工工藝分析 52.1毛坯的制造形式 52.2基準面的選擇 52.3制訂工藝路線 62.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 82.5確定切削用量及基本工時

3、9第三章：30*40專用夾具的設計 113.1專用夾具的設計要求 113.2夾具設計 12總 結 16參考資料 16緒 論本課題是對制動桿零件工藝規程及4030面銑削夾具的設計，對此研究我查閱了大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。在整工藝規程個設計過程中,我們將學習到更多的知識。在設計工藝規程之后，我還要進行4030面銑削夾具的設計。夾具又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。第一章:機械加工工藝分析1.1零件結構的工藝性分析及毛坯的選擇1

4、、零件的工藝性分析:是指所設計的零件在滿足要求的前提下制造的可行性和經濟性。相同的零件其結構工藝性可以相差很大。2、零件的結構工藝性分析包括：零件尺寸和公差標注，零件的組成要素和整體結構的分析。3、工藝性分析的內容1）審查零件圖是否完整。2）分析技術要求是否合理。例如：加工表面的尺寸精度、形狀精度、相互位置精度是否合理，還有表面質量要求以及熱處理要求是否合理。4、毛坯的選擇1） 毛坯的種類鑄造毛坯：適合做形狀復雜的零件。鍛造毛坯：適合做形狀簡單的零件。型 材 ：適合做軸、平板類零件。焊接毛坯：適合做板類、框架類零件。2）毛坯選擇的原則選擇原則：毛坯的形狀和尺寸應盡量接近零件的形狀和尺寸以減少機

5、械加工。毛坯選擇應考慮的因素：生產綱領大小：對于大批量生產應選擇高精度的毛坯，以減少機械加工，節省材料。現有生產條件：要考慮現有毛坯制造水平和設備條件。1.2 定位基準的選擇1|、基準的定義：在零件圖上或實際零件上，用來確定其他點、線面位置時所依據的那些點、線、面就稱為基準。2、基準的分類1）設計基準：零件圖上用來確定其點線面位置的基準。2）工藝基準：是加工、測量、裝配過程中使用的基準。3、基準的選擇粗基準：采用毛坯上未加工的表面作為基準。精基準：采用加工過的表面作為基準。基準的選擇遵循以下四個原則1）基準重合原則：（1）設計基準與定位基準不重合誤差只會發生在用調整法獲得加工尺寸的情況。（2）

6、基準不重合誤差值等于設計基準與定位基準之間的差值。2）基準統一原則:整個工藝過程或有關幾道工序采用同一個定位基準來定位。采用基準統一原則有利于：（1）簡化工藝過程的制定及夾具的設計。 （2）避免基準轉換帶來誤差。3) 互為基準：使加工面間有較高的位置精度，又使其加工余量小而均勻，可采用反復加工互為基準原則。4）自為基準：不能提高加工面的位置精度，只能提高自身的精度。1.3 加工工序的設計1、加工余量的概念1)總加工余量：指零件加工程中某加工表面切去總金屬層的厚度。2)工序余量：一道工序內切去金屬層的厚度，為相鄰兩工序的尺寸差。1、31加工余量確定的方法1）經驗估值法：靠經驗估值確定，一般用于小

7、批量生產。2）查表法：根據手冊中的數據確定，應用較多。3）分析計算法：根據試驗資料和公式計算，綜合確定比較真實科學，用于大量生產。2、加工方法和方案的選擇1）根據加工表面的技術要求確定加工方法和方案。2）要考慮被加工材料的性質。3)要考慮生產綱領，及生產率和經濟效率。4）要考慮現有設備和生產條件。14工藝路線的擬定1、工藝規程的定義：規定產品或零件的制造工藝過程和操作方法等工藝文件稱為工藝規程。2、工藝路線的內容與步驟：1）分析零件圖和產品裝配圖。2）對零件圖和裝配圖進行工藝審查3）由零件生產綱領確定生產類型4）確定毛坯種類5）擬定零件加工工藝路線6）確定各工序所用機床設備和工藝裝備7）確定各

8、工序的加工余量及計算尺寸公差8）確定各工序的技術要求和檢驗方法9）確定各工序的切削用量及工時定額10）編制工藝文件這是我對加工工藝做的簡單分析，第二章我將用實例來詳細分析一下制動桿的加工工藝。第二章：制動桿零件的加工工藝分析2.1毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。2.2基準面的選擇基準面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問

9、題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。2.2.1粗基準的選擇對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一個V形塊支承 45圓的外輪廓作主要定位，以限制z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工25的孔。2.2.2精基準的選擇精基準的選擇應從保證零件加工精度出發，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。選擇精基準一般應考慮如下原則： 1.“基準重合”原則為了較容易地獲得加工表面對其設計基準的相對位置精度要求，應選擇加工表面的設計基準為其定位基準。這一原則稱

10、為基準重合原則 。如果加工表面的設計基準與定位基準不重合，則會增大定位誤差。2.“基準統一”原則當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其它表面時，應盡可能在多數工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統一”原則。采用“基準統一”原則可保證同軸度和垂直度等，減少工裝設計制造的費用，提高生產率，并可避免因基準轉換所造成的誤差。 3.精基準選擇應保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便。對于本零件，有中心孔，中心孔是其設計基準又是定位基準，而且以中心孔為精基準可以加工多個面。故可以以中心孔作為統一的基準，但是隨著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：當中心孔直徑較

11、小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2mm的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度2.3制訂工藝路線制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批生產的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。表2.1工藝路線方案一工序1粗精銑25孔下表面工序2鉆、擴、鉸孔使尺寸到達mm工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺工序4鉆12.7的錐孔工序5

12、加工M8螺紋孔，锪鉆14階梯孔工序6粗精銑2-M6上端面工序7鉆2-M6螺紋底孔孔，攻螺紋孔2-M6工序8檢查表2.2工藝路線方案二工序1粗精銑25孔下表面工序2鉆、擴、鉸孔使尺寸到達mm工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺工序4鉆12.7的錐孔工序5粗精銑2-M6上端面工序6鉆2-5孔，加工螺紋孔2-M6續表2.2工序7加工M8螺紋孔，锪鉆14階梯孔工序8檢查工藝路線的比較與分析：第二條工藝路線不同于第一條是將“工序5鉆14孔，再加工螺紋孔M8”變為“工序7粗精銑M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發現這樣的變動影響生產效率。而對于零的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。 以25m

13、m的孔子外輪廓為精基準，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面， 再“鉆14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非功過否重合這個問題。所以發現第二條工藝路線并不可行。從提高效率和保證精度這兩個前提下，發現第一個方案也比較合理想。所以我決定以第一個方案進行生產。具體的工藝過程如表2.3所示。表2.3 最終工藝過程工序1粗精銑杠桿下表面。保證粗糙度是3.2選用立式升降臺銑床X52K。工序2加工孔25。鉆孔25的毛坯到22mm；擴孔22mm到24.7mm；鉸

14、孔24.7mm到mm。保證粗糙度是1.6采用立式鉆床Z535。采用專用夾具。工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺，仍然采用立式銑床X52K，用組合夾具。工序4鉆12.7的錐孔，采用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具。工序5加工螺紋孔M8，锪鉆14階梯孔。用組合夾具，保證與垂直方向成10。工序6粗精銑M6上端面。用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36的臺肩。用臥式銑床X52K，使用組合夾具。工序7鉆2-M6螺紋底孔、攻2-M6螺紋用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具工序8檢查2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“制動桿”零件材料為HT200鋼，硬度為H

15、BS190241，生產類型為大批生產，采用機器造型鑄造毛坯。根據上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本設計規定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調整法加工方式予以確定。毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖)故臺階已被鑄出,根據參考文獻14的銑刀類型及尺寸可知選用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。1）加工25的端面，根據參考文獻8表4-35和表4-3

16、7考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。2）對25的內表面加工。由于內表面有粗糙度要求1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。3）加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求 ，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。 4）鉆錐孔12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產率起見，仍然采用12的鉆頭，切削深度是2.5mm。5）鉆14階梯孔，由于粗糙度要求 ，因此考慮加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一

17、次精加工0.15就可達到要求。6）加工M8底孔，根據參考文獻8表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。7）加工2-M6螺紋，根據參考文獻8表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達到要求。8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。2.5確定切削用量及基本工時2.5.1確定切削用量工序1：粗、精銑孔下平面（1）粗銑孔下平面（2）精銑孔下平面工序2：加工孔25到要求尺寸工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為25mm，公差為H7，表

18、面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。（1）確定鉆削用量1）確定進給量 2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 3）校驗機床功率 切削功率為（2）確定擴孔切削用量1）確定進給量 2）確定切削速度及 （3）確定鉸孔切削用量1）確定進給量 2）確定切削速度及 （4）各工序實際切削用量 工序3：粗精銑寬度為30mm的下平臺（1）粗銑寬度為30mm的下平臺（2）精銑寬度為30mm的下平臺工序4： 鉆12.7的錐孔工件材料為HT20

19、0鐵，硬度200HBS。孔的直徑為12.7mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔12mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔12.7mm標準高速鋼擴孔鉆。選擇各工序切削用量。（1）確定鉆削用量1）確定進給量 2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 3）校驗機床功率 （2）確定擴孔切削用量1）確定進給量 2）確定切削速度及 （1）加工M8底孔工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為8mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至7，選用7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細柄機用絲錐攻螺紋。（2）锪鉆14階梯孔工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直

20、徑為14mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔14mm小直徑端面锪鉆。 1）確定切削用量確定進給量 工序6：粗精銑M6上端面工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。要求粗糙度，用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36的臺肩。用立式銑床X52K，使用組合夾具。（1）粗銑M6上端面 （2）精銑M6上端面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K立式銑床。工序7：鉆2-M6工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為6mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至5，選用5的麻花鉆頭。攻M6螺紋，選用M6細柄機用絲錐攻螺紋。工序8：校

21、驗2.5.2確定基本工時（1）粗銑、精銑25孔下平面（2）鉆孔（3）粗精銑寬度為30mm的下平臺（4）鉆錐孔12.7（5）鉆M8底孔及锪鉆14階梯孔（6）粗精銑2-M6上端面（7）鉆2-M6螺紋孔鉆錐孔26到25。用5的鉆頭，走刀長度38mm，切削深度2.5mm，進給量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，第三章 專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工制動桿零件時，需要設計專用夾具。根據任務要求中的設計內容，需要設計加工銑寬度為30mm的下平臺夾具一套。其中加工銑寬度為30mm的下平臺將用于組合銑床，刀具為硬質合金端銑刀YG8對杠桿的25孔下表面進行加工。鉆M8底

22、孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔，再用絲錐攻螺紋。3.1 專用夾具的設計要求1.保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2提高生產效率 應根據工件生產批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產效率。3.工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修 專用夾具的制造屬于單件生產。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整或修配結構，如設置適當的調整間隙，采用可修磨的墊片等。4.使用性好專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑結構。

23、 5.經濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。3.2夾具設計定位基準的選擇由零件圖可知25孔的軸線所在平面和右端面有垂直度的要求是10，從定位和夾緊的角度來看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基準是右端面，設計基準是孔25的軸線，定位基準與設計基準不重合，需要重新計算上下端面的平行度，來保證垂直度的要求。在本工序只需要確定右端面放平。為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀對杠桿寬度為30mm的下平臺同時進行粗精銑加工。同時為了采用手動夾緊。定位組件的設計本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應

24、的夾具上的定位組件應是一面兩銷。因此進行定位組件的設計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設計。主要結構尺寸參數如下表3.4所示。表3.4 固定擋銷的結構尺寸121814264124定位誤差分析本夾具選用的定位組件為一面兩銷定位。銑削力與夾緊力計算夾具體槽形與對刀裝置設計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位組件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩固性。根據參考文獻11定向鍵的結構如圖3.7所示。圖3.7 定向鍵根據參考

25、文獻11夾具U型槽的結構如圖3.8所示。圖3.8 U型槽主要結構尺寸參數如下表3.5所示。表3.5 U型槽的結構尺寸螺栓直徑12143020對刀裝置由對刀塊來實現，用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成杠桿寬度為30mm下平臺的粗精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據GB224380直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。圖3.9 直角對刀塊塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。圖3.10 平塞尺塞尺尺寸如表3.6所示。表3.6 平塞尺結構尺寸公稱尺寸H允差dC3-0.0060.25夾緊裝置及夾具體設計夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。移動壓板的結構如圖3.11所示。圖3.11 移動壓板主要結構尺寸參數如表3.7所示。表3.7 移動壓板結構尺寸973011364081641.512夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要組件聯成一個整體。這些主要組件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖ZJX-02所示。夾具設計及操作的簡要說明本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工1