1、題目 泵用直流發電機機殼加工工藝及夾具設計學校名稱： 中央廣播電視大學指導教師： 學生姓名： 王鋒學 號： 專 業： 機械制造及其自動化本科入學時間： 2012年秋季摘 要 本文通過對某型號泵用直流發電機機殼的圖紙和要求進行了分析，擬定出該零件合理的機械加工工藝路線，編制出工藝規程，對機床設備的選擇也作出了相應的分析，并且根據實際情況設計合適的夾具以滿足生產要求，從而達到高效率，高要求的生產目的。 零件加工工藝方面：確定毛坯的制造形式； 總結出設計工藝規程的原則，工藝過程中的基本要求以及設計過程中的原則和方法，并對設計工藝過程中的主要依據作出了一定的分析：重點是對基面的選擇及加工方法的確定進行

2、了探討，繼而確定出零件的加工工藝規程，在具體的生產條件，把較為合理的工藝過程和操作方法，按規定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產的。工藝規程一般包括零件加工的工藝路線、各工序的具體加工內容、切削用量、時間定額以及所采用的設備和工藝裝備等。 夾具設計方面：以能一次裝夾同時加工機殼上表面孔和側面窗口孔位目的，根據對夾具方案，定位元件，加緊機構的確定設計出方便、可靠、易行的夾具。并對誤差以及裝備誤差進行了相對具體的分析，并且闡述了夾具的使用方法。 關鍵詞：機殼 加工工藝 夾具設計 目 錄引言 1第一章 生產過程和工藝過程組成 21.l 生產過程和生產系統組成 21.2 設計工藝過程的基本要求

3、 21.3 設計工藝過程的原則和方法 21.4 設計工藝過程的主要依據 31.5 基準與定位 41.6 工序的集中與分散 41.7 機床和工藝設備的選擇 5第二章 零件分析及工藝規程設計72.1 產品零件的功用 72.2 機床零件圖紙分析 72.3 確定毛坯 82.4 定位基準的選擇 82.5 尺寸鏈及計算 92.6 加工余量的確定 92.7 切削用量的確定 102.8 工藝路線的制定 112.9 具體工序加工方式的確定 13第三章 機床夾具的設計 163.1 夾具設計的目的和意義 163.2 鉆孔工序夾具的設計 17 夾具方案的確定 17 定位元件的確定 18 夾緊機構的確定 19 誤差分析

4、 20 裝備誤差分析 203.3 夾具的使用 22結論 23致謝 24參考文獻 25 引 言 此次設計內容主要包括：工藝路線的確定，各種圖紙的繪制，夾具方案的確定及制作等。 二十一紀新型的航空機載設備正在向精密化、小型化、輕量化的方向發展，這就對制造技術提出了更高的要求。機載設備在技術上涉及光、機、電、計算機等各種領域，制造精度之高為其他行業所罕見。機械加工工藝即規定產品或該零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經濟效益，生產規模的大小、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，因此工藝規程編制

5、的好壞是生產該產品質量保證的重要依據，面對高要求，就應在結合現有成熟加工經驗的基礎上，充分利用現有設備，及時更新知識，設計出符合生產實際、能提高生產效率、滿足加工質量的新型工藝規程才行。 機床夾具的首要任務是保證加工內容及精度，提高生產率，降低成本，使用夾具后可以減少裝夾、劃線、找正等輔助時間，且易于實現多工位加工，減輕工人勞動強度，保證生產安全。 第一章 生產過程和工藝過程組成1.1 生產過程和生產系統組成 生產過程是將原材料或半成品轉變為成品所進行的全部過程。生產過程包括：生產技術準備過程、毛坯制造過程、零件的各種加工過程、生產服務過程。工廠的生產過程，是一個十分復雜的過程，它不僅包括直接

6、作用在生產對象上去的工作，而且還包括許多生產準備工作和生產輔助工作。 生產系統是指事物由數個相互作用和相互依賴的部分組成的有機整體，并具有特定的功能。1.2 設計工藝過程的基本要求規定零件制造工藝過程和操作方法的工藝文件稱為機械加工工藝規程。它是在具體的生產條件，把較為合理的工藝過程和操作方法，按規定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產的。工藝規程一般包括零件加工的工藝路線、各工序的具體加工內容、切削用量、時間定額以及所采用的設備和工藝裝備等。工藝規程是制造企業最主要的技術文件之一，先進的工藝規程還起著交流和推廣先進經驗的作用。典型和標準的工藝規程能縮短企業的生產準備時間。一個零件可以采

7、用不同的工藝過程制造出來。但是正確與合理的工藝過程應滿足：1) 保證產品的質量符合設計圖和技術條件所規定的要求； 2）保證高的勞動生產率； 3) 保證經濟上的合理。 質量、生產率和經濟性通常就構成了制訂工藝規程所必須滿足的技術和經濟要求。1.3 設計工藝規程的原則和方法 設計工藝規程的原則：在保證產品質量的前提下，盡量提高生產率和降低成本。制訂工藝規程首先要保證產品質量，在保證質量的前提下，最大限度地提高生產率，滿足生產量要求，并盡可能節約耗費、減少投資、降低制造成本、保證良好的經濟性。產品質量、生產率和經濟性這三方面有時互相矛盾，因此合理的工藝規程應該處理好些矛盾，體現三者統一的原則。1.4

8、 設計工藝過程的主要依據 設計工藝規程必須根據生產對象，生產規模和具體生產條件來進行，為此必須以下列原始資料為依據。1) 零件圖和技術條件 零件圖和技術條件，是制造的對象，是設計工藝過程的主要技術依據。零件圖是確定零件特征的最基本而詳盡的資料，它應全面反映零件的結構，尺寸標注正確，并規定明確的技術要求。在設計工藝過程中，對零件圖進行詳細的工藝分析，根據構形、技術要求及材料確定工藝過程。2) 生產綱領 生產綱領決定產品生產規模的大小，并決定其生產類型。 工藝過程必須根據給定的生產量的大小來設計。產品的產量及勞動量的大小，是影響生產類型的主要依據。生產可分為三種類型：單件生產 這種生產類型的特點是

9、產品的品種多，產量小，而且是很少重復或 不定期重復的生產。由于這種生產類型的產量小，常采用通用的設備及工藝裝備。對于形狀復雜的表面一般采用數控加工。通常用于新產品的試制。成批生產 這種生產類型的特點是產品周期地成批生產，每種產品均有一定的數 量，工作地的加工對象呈周期性地重復。航空工業的零件生產，按其 性質來 說一般是屬于中小批生產的類型。大量生產 這種生產類型的特點是產品的產量大，大多數設備經常重復進行某一 工件的一個工序加工。常采用專用設備及專用工藝裝備。由于生產類型的不同，對生產組織、生產管理、車間布局、設備、工藝裝備、工藝方法以及操作者的技術水平等各方面的要求也有所不同。所以，在設計工

10、藝過程時，應先確定生產類型，在分析該生產類型的工藝特征，以使所制訂的工藝規程正確合理。在一般情況下，如果生產類型不同，則設計工藝過程的詳細程度也有所不同。單件生產時一般只設計工藝路線；在成批和大量生產時，才設計詳細的工藝過程。但由于對航空產品的可靠性要求極高，因此在各種情況下均須詳細地設計工藝過程。3) 生產條件 現有的生產條件也決定了工藝規程的設計，它包括工廠的設備規格、功能、精度籌級，工藝裝備及專用設備的制造能力，現有的工藝裝備、車間的運輸方法，技術干部的配備，工人的技術水平及生產組織情況等條件。設計工藝過程時，主要應從工廠的現有機床設備出發，使現有的設備能得到充分利用。1.5 基準與定位

11、 在設計工藝過程時，不但要考慮獲得表面本身的精度，而且還必須保證表面間位置精度的要求，這就需要考慮工件在加工過程中的定位和測量等基準問題。在設計工藝過程時，要根據設計基準來分析如何選取工藝基準，以獲得表面間的位置精度。工件在機床上的定位方法有校正定位法和非校正定位法。1.6 工序的集中與分散 在設計工藝路線時，當選定了各表面的加工方法并確定了階段劃分以后，就可將同一階段中的各加工表面組成若干工序。編制時采用集中或分散的原則。 工序集中的特點是：便于采用高生產率的專用設備和工藝裝備及數控加工技術進行生產，減少了工件的裝夾次數，縮短了輔助時間，可有效地提高勞動生產率；工序數目少，工藝路線短，便于制

12、訂生產計劃和生產組織；由于一次裝夾中可以加工出較多的表面，有利于保證這些表面間的相互位置關系。工序分散的特點：使用的設備和工藝裝備結構簡單，調整和維修方便，工人容易掌握操作技術，生產準備簡單，便于產品品種的更新；設備數量多，操作工人多，車間面積犬，生產組織工作量大。1.7 機床和工藝設備的選擇 機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱為“工作母機”“工作機”，習慣上簡稱機床。現代機械制造中加工機械零件的方法很多：除切削加工外，還有鍛造、鍛造鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造

13、中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的40%-60%，機床在國民經濟現代化的建設中起著重大作用。1） 夾具的選擇 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的 正確位置，并把工件可靠地夾緊。 通用夾具是指已經標準化的，在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業工廠生產，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產效率低，主要適用于單件、小批量的生產中。 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方

14、便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。通用可調夾具和成組夾具 特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工 。 組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。標準元件和部件組裝而成的夾具 由專業廠家制造，其特點萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產品產。 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝

15、夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序。2）刀具的選擇 一般應選用標準刀具，必要時可選擇各種高生產率復合刀具和其他一些專用刀具。刀具的類型、規格及精度應與工件的加工要求想適應。在加工過程中，根據零件實際生產需要部分工序定用專用絲錐、鉸刀、銑刀、鏜刀等。3）量具的選擇 單件、小批量生產應選擇通用量具，所選量具的量程和精度要與工件的尺寸和精度相適應。大批量生產應盡量選擇效率高的專用量具，如各種專用同軸度量規、檢驗夾具、測量儀器等。針對該殼體的結構、形狀、尺寸與精度、位置度要求，在加工過程中，采用普通機床和數控設備相結合的方式，取長補短合理安排二者之間的銜接

16、，并選用專用和自備的夾具更好的保證零件的尺寸和精度。 第二章 零件分析及工藝規程設計2.1 產品零件的功用 xx型號的發電機有補償繞組和全數換向極的4極并勵直流電機，并且是靠強迫通風進行冷卻的。機殼是該發電機主要零組件之一，也是主要支撐部件。發電機主要由定子裝配、電樞裝配、換向器端端蓋、傳動端端蓋、軸組件、防護帶組件、電刷組件等七大部分組成。現在已成小批量生產。2.2 機殼零件圖紙分析(1) 工藝性分析 零件圖是制造零件的主要技術依據，在設計工藝路線之前，仔細進行工藝分析，了解零件的功用及工作條件，分析零件精度及其他技術要求。（某型泵用直流發電機機殼見產品圖）。(2) 結構分析從零件圖中可以看

17、出，該零件主體為旋轉體，外圓為中166hllmm,在其圓周上有18組孔：4組×2-5.3Hl2，4組×2一6. 3H12用于安裝電機主極：4-1.9HII用于安裝銘牌；2-M5-5H用于安裝接線板；4-M4-5H用于安裝通風管。兩端的止口尺寸為150. 8H7mm，兩端端面各有一組安裝孔即6組×2-M5-5H及8-M5-5H用于機殼總長為235hllmm，總長較長且最小處壁厚僅7mm，零件剛較差，孔的位置度要求高。因此在加工孔、內腔等薄壁處尺寸時都霈要采取特殊工藝措施加以解決。(3) 精度分析 零件主要的加工面為外圓、內圓、端面孔、圓周孔。其中止口尺寸為150.

18、8H7（+0.082 +0.045），公差0.037，粗糙度1.6, 兩端面的平行度0. 025，兩端面對內孔軸線的垂直度0.025，兩端止口的同軸度0.03：外圓尺寸166hll-0.063，公差0. 063，粗糙度1.6，圓周孔4組×2-5. 3Hl2、4組×2-6.3H12對內孔的軸線和一端面的位置度為 0. 12。由于機殼總長偏長，兩端的平行度要求嚴，加工難度大，圓周孔和端面孔的相對于內腔及端面的位置度要求精度高，是機殼的加工難點。所以在鉆孔時要選擇特殊的機床和鉆孔夾具保證零件的精度。(4) 熱處理的安排 在粗加工后進行退火處理，可以降低零件的硬度以利于切削，并且退

19、火后有利于細化晶粒、改善金屬組織，為后續熱處理創造條件。 2.3 確定毛坯 確定毛坯的主要任務是：根據零件的技術要求、結構特點、材料、生產綱領等方面的要求，合理地確定毛坯的種類、毛坯的制造方法、毛坯的形狀、毛坯的尺寸。確定毛坯的種類：鑄件：當零件的結構比較復雜，所用的材料又具備可鑄性時，零件的毛坯應選 擇鑄件。鍛件：自由鍛造件使用于單件小批生產中，生產結構簡單的鍛件；模鍛件精度，表面質量及綜合力學性能都高，結構可以比自由 鍛件的結構復雜。型材：指各種不同截面形狀的熱軋和冷拉鋼材。組合焊接件：是用焊接的方法將不同材料或不同的材料焊接在一起。 根據該零件形狀及尺寸分析，機殼屬于旋轉體的管型材料，零

20、件的結構形狀復雜程度一般，但是對外圓和內腔的加工比較要求的必要高，根據零件的材料要求可選擇DT3純鐵管來加工。2.4 定位基準的選擇 粗基準的選擇原則:某些零件上的個別表面不需要進行機械加工，為了保證加工表面和非加工 表面的位置關系，應選擇非加工表面作為粗基準。當零件上具有較多加工表面時，粗基準的選擇，應有利于合理的分配各加工表面的加工余量。基準的選擇原則: 基準重合原則：選擇加工表面的設計基準作為定位基準； 基準統一原則； 自為基準原則； 互為基準原則。 通過對零件圖紙及具體尺寸的分析認為，止口尺寸是所有徑向尺寸的設計基準，按基準重合原則，優先選止口為定位基準。由于機殼的各組孔距的位置度要求

21、很嚴，故在工藝方法的安排上采用先加工定位基準止口的尺寸，定位基準確定后再鉆孔保證孔的位置度，這樣加工的孔就減少了因定位基準不確定而造成的誤差。2.5 尺寸鏈及計算尺寸鏈是由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組。在加工過程中， 工件的尺寸不斷地變化，有毛坯尺寸到工序尺寸，最后達到設計要求的尺寸這些尺寸之間存在一定的聯系，應用尺寸鏈理論去揭示它們之間的內在關系，我們在設計工藝規程的過程中必須合理確定工序尺寸及其公差和計算各種工藝尺寸的方法。2.6 加工余量的確定工藝路線擬定之后，在進一步確定各個工序的具體內容時，應正確確定各個工序加工應達到的尺寸一工序尺寸及公差。在設計工藝規程的過程中，要確定工序尺寸，

22、首先要確定加工余量。確定加工余量的方法有三種：即經驗估計法，查表修正法，分析計算法。在確定加工余量時，總加工余量和工序加工余量要分別確定。總加工余量的大小與選擇的毛坯制造精度有關，在確定工序加工余量時，粗加工工序余量應由總加工余量減去各工序余量求得，同時對粗加工工序余量進行分析，如果余量過小不能保證零件的加工量，余量過大，不但加大勞動強度，而且也降低了材料利用率，加大了刀具和材料的消耗，從而提高了成本，因此要合理選擇加工余量。 在加工過程中，影響加工余量的主要因素有以下幾點：前工序的尺寸公差(Ta)；前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷層深度(Ra+Da)：前工序形成的形狀誤差和位置誤差(x、w)

23、；本工序的裝夾誤差（b）。在該機殼組件的工藝編制過程中，主要采用經驗估計法和分析計算法來確定，具體尺寸見工藝路線。 在編制工藝路線的過程中，粗基準只能在首次加工中使用一次。而在后續加工中應用同一組精基準定位，盡可能多地加工出零件上的加工表面，當零件上的加工表面很多，有多個設計基準時，若要遵循基準重合原則，就會有較多的定位基準，使夾具的種類多，結構差異大。為了盡量統一夾具的結構，縮短夾具的設計、制造周期及降低夾具的制造費用，可進行尺寸鏈換算或在工件上選一組精基準，或在工件上專門設計一組定位面，用它們定位來加工工件上盡可能多的表面，這樣就遵循了基準統一原則。某些表面的尺寸不便或無法按設計尺寸直接測

24、量時，需要在零件上另選一易于測量的表面作為測量基準以控制加工尺寸，從而間接保證設計尺寸的要求。2.7 切削用量的確定 正確的確定切削用量，對保證加工質量、提高生產率、獲得良好的經濟效益都有著重要的意義。在確定切削用量時，應綜合考慮零件的生產綱領、加工精度、表面粗糙度，材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。 單件、小批量生產時，可由操作者根據實際情況，憑經驗確定合理的切削用量。 成批或大批生產時，確定的一般原則： l)在粗加工時，由于要求加工精度較低、表面粗糙度較大，切削用量的確定應盡可能保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，以達到較高的生產率。因此應優先考慮采用大的切削深度，其次考慮 采用較大

25、的進給量，最后根據刀具耐用度要求，確定合理的切削速度。 2)半精加工、精加工時確定切削用量首先要考慮保證加工精度和表面質量，同時兼顧必要的刀具耐用度和生產效率，一般切削深度有粗加工余量來確定，進給量根據表面粗糙度來確定，加工時 多采用較小的切削深度和進給量。2.8 工藝路線的制定 擬定工藝路線，是制定工藝規程時一項很重要的工作。設計工藝規程的原則：在保證產品質量的前提下，盡量提高生產率和降低成本。制訂工藝規程首先要保證產品質量，在保證質量的前提下，最大限度地提高生產率，滿足生產量要求，并盡可能節約耗費、減少投資、降低制造成本、保證良好的經濟性。產品質量、生產率和經濟性這三方面有時互相矛盾，因此

26、合理的工藝規程應該處理好些矛盾，體現三者統一的原則。零件機械加工的工藝過程，主要取決于零件的尺寸、精度要求，毛坯的性質，產量的犬小和現場的生產條件。根據零件及毛坯結構，具體尺寸精度、表面質量、剛性等特點，在安排工序時， 對主要表面分粗、精加工，對有位置度要求的，使用專用工裝加工，或采用工序集中原則進行加工。而該零件為批量生產，還應根據單位實際生產能力，對部分工序進行合理的集中、分散安排，以提高生產效率。因此在加工該零件時，應綜合考慮各方面因素，合理地將各表面的加工組合成工序，以利于保證零件位置度及尺寸精度。機殼具俸工藝路線及簡要內容如下:10工序：下料（毛坯為純鐵管DT3，尺寸是172/14.

27、5×245）20工序：粗車外圓及內孔（以外圓的毛面定位，平面保證長度240,粗車一端外圓 170 -0.3,長度180min，鏜整個內孔147+0.6 0,用專用軟三爪卡盤夾持） 設備：車床30工序：車外圓及端面（專用軟三爪卡盤夾持已加工外圓,平端面保證長度239 ±0.3，車另一端外圓尺寸到173 -0.3 ，允許與已加工面有輕微接刀痕） 設備：車床40工序：退火（去應力）50工序：車基準（專用軟三爪卡盤夾持外圓，平端面保證長度237.8±0.2，車另 一 端外圓尺寸到167 -0.3，長170min，鏜整 個內孔保證尺寸150+0.063 0） 設備：車床60

28、工序： 車外圓及端面（專用軟三爪卡盤夾持已加工外圓，平端面保證長度236 ±0.15，車另一端外圓尺寸保證 由167 -0.3車環形槽保證163.96 -0.2。，寬66，距端面尺寸10.5-0.18） 設備：車床70工序： 精車外圓（用反三爪撐內孔，精車外圓到尺寸165.9 -0.063，粗糙度要求 Ral.6，外圓用專用卡規檢測） 設備：車床(G) 80工序：精車內腔及端面（精鏜軟三爪跳動在0.015以內，用 軟三爪夾持 無環形槽一端外圓，平端面保證距環形槽外端面1 0-0.15，京鏜 內孔保證內 孔尺寸在距兩端面l0min, 范圍內由150.8+0.082 +0.045，中間

29、允許為150.8 +0.105 +0.045保證止口與零件的軸心線的同軸度為0.03， 端面與零件的軸心線垂直度為0.025。由于零件較長 , 在鏜孔時要 使用專用的加長鏜 刀，內孔用專用塞規進行測量。 設備：車床(G) 90工序：磨端面（磨端面保證兩端面平行度0.025，相對軸心垂直度0.025) 設備：平面磨床(G ) 100工序：鉆孔（加工內容參照100工序圖） 設備：數控銑加工中心( G) 110工序：鉆另一端孔（加工內容參照110工序圖） 設備:數控銑加工中心120工序：劃窩（按要求孔口劃窩，10，12孔除外）130工序：銑窗口（自備夾具以有環形槽一端止口及端面定位，壓緊另一端面進

30、行 加工，專用10立銑刀銑窗口） 設備：立式銑床140工序: 去毛刺 修銼150工序: 攻螺紋（按要求攻M4-5H, M5-5H，M6-5H螺紋保證相應深度，量具： 通用螺紋塞規） 設備：攻絲機160工序：洗滌 干燥170工序：檢驗180工序：洗滌 干燥 油封190工序：鍍鎘 鈍化200工序: 校正螺紋（用M4-5H，M5-5H，M6-5H絲錐校正相應螺紋) 設備：攻絲機210工序：檢驗220工序：洗滌 干燥 油封2.9 具體工序加工方式的確定下面以100、110工序為例為例來說明所用機床、刀具、量具及切削方式及切削用量的選擇： 100工序主要內容：鉆孔4組×2-6.3 +0.15

31、0、4組×2-5.3+0.12 0、4-1.9+0.06 0、6組（均布）×2-4.2+0.12 0、2-4.23+0.13 0、4.98 +0.21 0 。分別保證5個位置度。加工時找正內孔150.8+0.106 +0.045在0.01以內，端面與底面的垂直度在0.01以內。 110工序內容：鉆孔4組×2-4.2+0.12 04-3+0.12 0、15-10+0.15 0、5-12+0.180。機殼上的四個矩形窗口及電機出線窗口有位置和形狀要求，為了保證其要求，工藝上采用先鉆孔確定矩形窗口的4個端點的位置，后工序再銑除窗口中間的余量。因此再工藝方法的安排上比設計

32、圖紙多了2組鉆孔工步，即110工序鉆孔15-10+0.15 0和5-12+0.18 0，然后進行130工序：銑窗口，去除多余的部分。在發電機研制階段，殼體的鉆孔工序曾經使用普遁鉆床的鉆孔工藝，需要三套以上鉆模，分幾個工序才能完成，而且鉆模十分笨重、還必須配v型鐵完成斜孔加工，這樣不僅工藝流程長、工裝費用大、工人勞動強度高、生產周期長，而且由于多組孔間相對位置要求高，分多工序加工難以保證其相對位置度。當產品定型后，生產批量逐年增加，該工藝方法嚴重影響著生產的正常進行。因此必須對鉆孔工序的加工方法和定位夾緊方法進行改進，以滿足產品的加工精度要求。因此對該工序進行了工藝攻關：經過對現有設備及加工精度

33、具體了解，初步確定出兩種加工方案進行試加工: 方案一：將零件軸向裝夾，用專用軟三爪夾持，主軸孔裝彈簧卡頭安裝各種尺寸的鉆頭保證孔的尺寸。數控車加工中心MAZAK，為4軸3聯動立臥轉換數控車.。夾具：專用軟三爪量具：孔徑量具（塞規）、位置度（三座標測量儀） 刀具：山高鉆頭加工方法： 精鏜軟三爪，找正零件的端面和止口（150.8+0.106 +0.045）的跳動度在0.03以內，將零件軸向裝夾在軟三爪上，用主軸孔裝彈簧夾頭帶鉆頭鉆孔，進行立臥轉換，保證端面和圓周孔的尺寸和位置度。 采用軟三爪夾持工件外圓進行鉆孔。由于工件軸向尺寸較長，約240MM，因夾持部位較短，出現裝夾不牢靠現象，甚至有時出現工

34、件另一端下沉，零件的壁厚薄，裝夾時容易產生內孔變形，找正不精確，從而影響著孔的位置度，因此在MAZAK數控車加工中心加工該工序不成功。 方案二：將零件立式裝夾，設計專用鉆孔裝夾，用主軸孔裝彈簧夾頭帶鉆孔保證尺寸。 機床：數控加工中心DMU-60p為四軸半立臥轉換機床，主軸為無級調速，最高轉速為8000轉/分，加工精度0.003mm，定位精度（X< 0. 004mm,Y<0. 004 mm, Z<0. 005mm) 夾具：專用鉆孔夾具 量具： 孔徑量具（塞規）、位置度（三座標測量儀） 刀具： 山高鉆頭 加工方法：先找正夾具的底盤中心與圓盤形工作臺中心重合，將零件 立式裝夾，以機

35、殼一端面及內腔定位，用主軸孔裝彈簧夾頭帶鉆頭，通過調整夾具的中心與內腔的中心在0.03以內，機殼的端面與夾具端面的垂直度在0.01以內，保證各孔的位置度。這種加工方法不受零件大小及重量限制，可直接找正機殼的內腔，端面。加工外圓和端面的孔時，只需進行機床的立臥轉換就可以完成，由于機殼圓周上分布有幾組斜孔，為避免鉆斜孔時產生歪斜，采用先用立銑刀銑出平臺，然后用中心鉆點窩，鉆孔，避免了鉆孔過程的歪斜。 切削用量：每次鉆孔時分3個工步完成：先用中心鉆把孔的位置點出來，然后分別給孔留0. 2mm-0. 4mm的余量，用銑 刀基本鉆出孔的直徑，這樣可以引導鉆頭，不至于使鉆頭發生偏斜，產生位置度超差，最后再

36、用鉆頭保證孔的最終尺寸。 該零件100、110工序鉆孔方案在數控銑加工中心DMU機床上經小批量試加工表明：所有尺寸、位置度及技術條件均符合設計要求，試加工成功，可以將此方法納入正式工藝規程中。 第三章 機床夾具的設計3.1 夾具設計的目的和意義 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深入實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產實際調查研究中，應當掌握下面的一些資料： (l)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的

37、特殊要求。 (2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生產綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經濟合理。 (4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。 夾具的出現可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。當進行鉆孔工序時該機殼要加工的孔有： 4組×2-5.3Hl2 4組×2-6.3Hl2孔 4-1.9Hl1孔 2-M5-5H, M6-5

38、H底孔 6組×2-M5-5H底孔 4-M4-5H底孔 8-M5-5H底孔 15-10+0.15 0孔 5-12+0.18 0孔 共計67個孔,如采用普通鉆床的鉆孔工藝,至少需要三套以上鉆模,分幾個工序才能完成,而且鉆模十分笨重,還必須配V型鐵完成斜孔加工，這樣不僅工藝流程長，工裝費用大，工人勞動強度大，生產周期長，而且由于多組孔間相對位置要求高，分工序加工難以保證其相對位置度。為避免多次定位，裝夾造成的定位夾緊誤差，在工藝方法上選用工序集中的方法，兩次裝夾完成孔的加工。工件在第一次裝夾完成機殼一端1-5四組圓周孔及一組端面孔的加工；第二次將工件掉頭裝夾，完成機殼另一端6-9四組孔的加

39、工。工件兩次裝夾皆采用相同的定位，裝夾方法，只使第二次裝夾比第一次裝夾多了一個角向定位。為此，對加工機床也相對提高。 目前車間擁有一臺高精度立臥轉換銑削加工中心，該設備具有X Y Z三軸連動，具有630mm回轉工作臺C軸，且具有立臥轉換功能，能夠實現鉆圓周孔及端面孔加工。該設備運用精度高，重復定位精度達到±0.003,同時具有三十個刀位可換刀，對加工工多種孔徑時鉆頭互換十分有利。利用該設備加工機殼上的所有孔，對保證孔的相對位置度精度十分有效。3.2 鉆孔工序夾具的設計 夾具方案的確定 夾具方案是夾具設計的關鍵，它的成功與否將直接影響工件的加工精度，生產效率，一般方案確定應遵循以下原則

40、： 1)定位裝置要確保工件定位準確可靠，即符合六點定位原則。 2)夾具的定位精度能滿足工件精度要求。 3)夾具結構應盡量簡單，夾緊力合理并且可靠。 首先分析一下100工序：工序中給出加工各種尺寸的圓周孔和端 面孔，每個孔的的位置度都與機殼的端面和內腔的中心軸線有關。 由于受機床裝夾方式的限制，該零件在機床上只能采用立式裝夾；加之零件外形尺寸較大，軸向距離較長，零件材料偏軟，壁厚偏薄，容易變形，考慮到裝夾的穩定性，定位的要求，不能用普通的軟三爪裝夾，所以在設計鉆孔夾具時，采用以零件的內腔定位，上端面壓緊的方案進行夾緊。 對于機加工藝系統來說，足夠的連接剛度，是獲得高加工精度的前題；減少部件的連接

41、面，是提高加工工藝系統剛度和降低設備負荷的最佳途徑；對于銑加工中心DMU機床，要求較小的切削力和切削負荷，是維持設備高精度的需要。因此在設計夾具時應盡量減少機床與夾具的迕接次數，保證夾具剛度的同時減小其重量，降低設備負荷，提高加工精度。所以結合現有機床所具備的裝夾方式，我們自行設計了工裝夾具，夾具的底座直接有機床的工作臺連接，內止與零件的內腔連接，在一次裝夾中加工夾具外止口與夾具大端面，并使夾具外止口與機殼內腔間形成間隙配合，以便于零件裝夾找正。 定位元件的確定 在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準、限位基準的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點： 當工件以回轉面（內、外圓柱面

42、、圓錐面、球面等）作為定位基面時，其軸線為定位基準。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態（平面度誤差為零）是定位基準。但對于已經加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為，定位基面就是定位基準，二者重合。 1）工件在機床上的定位一般有兩種方法：非校正定位法和校正定位法 非校正定位法，只要使工件上的定位基準和夾具（或設備）上的定位面相接觸，就能使工件獲得所要求的位置，這種方法的生產率很高，因此在成批及大量生產時主要采取這種方法。必須指出的是，采用這種方法定位時，要求工件的定位基準必須有一定的精度。 校正定位法，是零件在機床上是靠找正的方法來獲得所要求的位置的。這種方法生

43、產率較低，一般只是在單件或小批量生產中使用。另外，校正定位法還用于工件的定位精度耍求特別高的情況（0.010.005mm左右），因為使用夾具有時很難保證較高的定位精度。 2)基準重合原則 工件在夾具中的定位基準皆應與產品的設計基準重合。機殼上各組孔其設計基準皆為內孔150. 8H8軸心線及端面。故機殼在夾具中的定位基準也應為機殼內孔150. 8H8及端面F、G。定位采用短圓柱及一面定位，限制5各方向的自由度，同時由于機殼系薄壁零件，單純靠一面及一短圓柱面定位顯然定位步可靠。為此，夾具設計中特采用過定位的方法。過定位就是對工件的同一自由度出現重復限制。 原因首先，該機殼的定位基準即內孔150.8

44、H7精確，其與端面垂直度不大于0.025，相互位置精度要求較高，夾具上定位件的定位精度150.8g6也很高，因此，定位基準與定位表面間彼此可以接觸良好，定位不會受到不良影響。 其次，采用過定位可以加強整個定位系統和工件的剛性，對提高工件的加工精度有好處。尤其對該機殼而言，其薄壁剛性差的特點更需要采取過定位的方法增強剛性。另外，工件在二次裝夾鉆孔時，其圓周方向上的定位基準同樣采取基準重合的原則，選用一圓柱銷插入以加工的端面孔6×2-4.2+0.12 0之一定位，達到與設計基準相一致。 3）夾具結構簡單，緊湊、能夠實現多工位加工 由于工序安排比較集中，在一次裝夾中要完成多工位的加工，因此

45、夾具設計應盡量簡單、緊。同時夾緊必須牢靠。 4）定位元件的選擇：工件在夾具中采用過定位，定位元件選用兩個短圓柱及端面定位，端面限制X、Y方向旋轉自由度及Z方向平動自由度，兩各短圓柱同時限制X、Y方向平都自由度。因此X、Y方向移動自由度被限制了兩次，這樣工件在夾具中的位置步僅準確而且可靠。工件在圓周方向上的定位基準，仍用一圓柱銷插入端面孔6×2-4.2之一中定位，限制z方向旋轉自由度，角向分度依靠圓形回轉工作臺實現。 另外，由于在一次裝夾中要同時實現端面孔的加工，因此對定位元件之一的端面必須加工豁口，將加工位預留出來，以便加工。夾緊機構的確定 由于夾具力求結構簡單、緊湊，故選用螺旋夾緊

46、機構較為簡單、實用。同時螺旋夾緊機構具有增大力、自鎖性好的特點，使夾緊更加牢靠、快捷。螺紋連接選用M20×2.5螺桿配用蓋板、螺母實現軸向均勻壓緊，避免變形。螺桿同時將底座與蓋板（即定位件）連接起來，連同工件形成一個同一整體。 由于整套夾具在結構上簡單，緊湊，夾緊力相對適中，亦無其他特殊要求，故在材料選用上以一般碳鋼為主，如45鋼、35鋼、40Cr等。采用一般的調質處理，提供其綜合機械強度。誤差分析 工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正確的位置的工藝過程。-批工件逐個在夾具中定位耐，由于定位基準與工序基準不重合、定位副制造不準確等原因，使得各個工件在夾具中

47、占據的位置不可能完全一致，勢必產生定位誤差，即工件夾其中因定位不準確而產生的工件加工誤差。定位誤差實際上是一批工件采用調整法在加工時，由于定位所造成的工件加工面相對于工序基準的位置誤差。假定在加工時，夾具相對于刀具及切削成形運動的位置經調整后不再變動，那么可以認為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對于其工序基準的位置誤差就是由于工序基準的位置變動所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時工序基準在工序加工要求（位置尺寸或位置精度）方向上的位置變動量。裝備誤差分析 “機床夾具裝配調整及夾具精度檢驗”實驗，認識到夾具制造工藝特點和工件加工精度的保證方法，認識到夾具總裝圖公差配合與技術要求的實際意

48、義。從而使我在進行夾具設計時明白到底應標注哪些技術要求有其意義。 安裝誤差與定位誤差：在應用夾具安裝工件時，往往由于下列幾種因數引起工件的安裝誤差： 夾具本身的誤差； 夾具在機床上的安裝，調整誤差； 夾緊時，整個夾具或其它元件受力后產生彈性變形；工件的定位基準與定位元件接觸后的變形；由于工件的定位基準與設計基準不重合而引起的誤差； 由于工件的定位基準面與定位元件之間的間隙（如內，外圓柱面定位時）引起的工件可能的最大的位移。影響鉆孔工序誤差的因素:工件上定位基準即內孔150.8H7的加工誤差定位元件上的定位尺寸150.8H7的加工誤差工件在夾具中的安裝誤差夾具在工作臺上的安裝誤差鉆頭引偏誤差機床誤差 加工誤差變形誤差角向分度誤差分析圓周孔4組×2-6.3H12的加工誤差：4組×2-6.3H12孔在機殼中的位置是：距離機殼端面F的軸向距離為130，兩組間間距為49，沿圓周方向均布分布，位置度要求是0.12。工件定位孔為150. 8H7+0.04 0，按標準公差中的基軸制的規定，選擇間隙配合g6，故定位件尺寸選為150. 8g6(-0.014 -0.039)，公差為0.025,定位件與定位孔之間的最小間隙為0.014。影響其加工誤差分別為：由于定位基準與設計基準重合，故定基50工徉在夾具中的定位誤差，即定位孔與定位件之間的