拐臂零件的機械加工工藝及工裝設計

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1、大連理工大學網絡教育學院畢業(yè)論文（設計）模板 網絡教育學院 本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目：拐臂零件的機械加工工藝及工裝設計 學習中心： 層 次：

2、?？破瘘c本科 專 業(yè)： 年 級： 年 春/秋 季 學 號： 學 生： 指導教師： 完成日期： 年 月 日 II 拐臂零件的機械加工工藝及工裝設計 內容摘要 在機械制造批量生產中根據(jù)加工零件的工藝要求，（鉆床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。通過鉆床夾具設計，不僅可以培養(yǎng)綜合運用已學知識的能力而且可以得到工程

3、設計的初步訓練），因此，拐臂零件在機械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。 本設計的內容包括： 一、緒論 二、工藝規(guī)程設計，包括： 1. 被加工零件的分析； 2. 零件毛坯的選擇； 3. 定位基準的選擇； 4. 工藝路線的安排； 5. 重點工序加工方法說明； 6. 切削用量的確定； 7. 機動時間的計算和工序時間定額。 三、夾具設計（見詳圖） 四、總結 五、設計所參考的資料 具體內容，見詳細的設計說明書。 關鍵詞：切削用量；定位基準；重點工序 目 錄 內容摘要 I 引 言 1 1 緒論 2 2 工

4、藝規(guī)程設計 3 2.1年生產量和批量的確定 3 2.2零件分析 3 3 確定毛坯 4 3.1 毛坯的選擇 4 3.2 確定鑄件加工余量及形狀 4 4 定位基準的分析與選擇 5 4.1基準的概念 5 4.2 基準選擇原則 5 4.3 定位基準的選擇 6 4.4 制定工藝路線 7 4.5選擇夾具 9 4.6 選擇刀具 9 4.7機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 9 5 . 夾具設計 13 5.1 問題的提出 14 5.2 定位基準的選擇 14 5.3定位元件選擇 15 5.4 夾緊元件的選擇 15 5.5夾緊力的計算 15 5.6 定位誤差分析 15

5、6總結 17 參考文獻 18 引 言 畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們對學完所有課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。我也相信通過畢業(yè)設計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設計。 本次畢業(yè)設計是機械制造工藝學這門課程的一個階段總結，是對課堂中學習的基本理論和在生產實習

6、中學到的實踐知識的一個實際應用過程。由于知識和經驗所限，設計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導。 1 緒論 本次設計的題目是拐臂零件的機械加工工藝及工裝設計。這個題目是機械設計課題，在做這個設計題目過程中，涉及了很多工藝規(guī)程設計方面的知識。 本次的設計任務是：制定一給定的零件的機械加工工藝及就加工該零件的某一道工序的夾具設計。 設計內容包括： 毛坯零件綜合圖一張； 夾具裝配圖1張； 夾具體圖1張； 工序卡的編訂、繪制； 論文1份； 2 工藝規(guī)程設

7、計 2.1年生產量和批量的確定 1）已知生產綱領：2000件/年， 年生產量=生產綱領 每臺件數(shù) （1%儲備量）（1%廢品率） ＝ 2000件/年1件/臺（1+1%）（1+1%） = 2040 件 月產量=年產量/12= 170 件 日產量=月產量/25.5= 170件/25.5 = 7 件 2）生產類型的確定： 查工藝人員手冊，年產量2000件的屬于中批生產。 3）批量的確定及生產間隔期 在一個零件總的加工時間及最長工序時間確定的情況下，批量和生產間隔期相互制約，批量越大，生產間隔期越

8、長，生產率高，但資金周轉慢，批量越小，生產間隔期短，資金周轉快，但生產率低，所以要同時兼顧二者。 批量的確定： 除了要考慮生產間隔期外，還要考慮車間毛坯倉庫的面積，如批量大，則占用車間面積過大，資金投入大，周轉慢，反之，如批量小，則毛坯的供給滿足不了加工需要，則出現(xiàn)停工，以至于設備的閑置，工人的浪費。 考慮到以上的種種因素，定的批量時間為2天。 2.2零件分析 （1） 零件的作用 題目所給的零件柺臂。零件上方的Φ10孔，下方的Φ12孔。 （2） 零件的工藝分析 零件的材料為45號鋼，材料切削性能好，加工前不用進行熱處理，且零件外輪廓并不復雜。但是零件的厚度有60mm厚，不容

9、易切削，故不適宜采用板類毛坯，為此，可以采用鍛造毛坯。下是拐臂需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、上、下平面粗糙度值為0.8,六邊形孔和Φ22孔內表面粗糙度值為1.6； 2、攻螺紋孔M8和M16； 3、銑槽，外輪廓； 4、六邊形孔和Φ22孔有中心距要求。 5、六邊形孔有配合要求 由上面分析可知，零件對各加工表面的位置度要求不高，可以在加工拐臂下端面，和六邊形孔內表面后，以此作為基準采用專用夾具加工Φ22孔，從而保證位置精度要求；平面的粗糙度值用一般銑床也能保證；螺紋孔也可用鉆床配專用夾具達到加工要求。 （3） 計算零件的生產綱領、確定生產類型 A 計算生產綱領

10、 所給零件是某機器上的零件，假設該機器的年產量為5500臺，每一臺機器上只有一個星輪，若取備品率為8%，零件的廢品率為0.5%，則該零件的生產綱領為： N=Qn(1+a)(1+b)=55001(1+8%)（1+0.5%） =5970 B 確定生產類型及工藝特點 由上面的計算可知該零件的年產量為5970件，且該零件為小型零件，查《機械制造技術基礎》表0.1可得該零件的生產方式為大批生產，所以初步的工藝安排為：加工過程劃分階段，采用工序集中，加工設備廣泛采用高效機床，廣泛采用高效夾具 3 確定毛坯 3.1 毛

11、坯的選擇 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗。綜合考慮最終選用零件材料為45。零

12、件過厚，不易切割，但外形輪廓并不復雜，故毛坯選用鍛造件。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。 3.2 確定鑄件加工余量及形狀 根據(jù)《機械加工余量手冊》第17頁表1-8，得鍛造件公差（普通級）加工余量，如下表所示： 簡 圖 加工面代號 基本 尺寸 加工余量等級 加工 余量 說 明 T1 20 H 4 單側加工 T2 50 H 3 單側加工 T3 30 H 3 單側加工 D1 12 H 22 加工孔 D2 12 H 外接于的正六邊形 4 定位基準

13、的分析與選擇 在制定零件加工工藝規(guī)程時，正確選擇定位基準對保證加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工順序都有重要的影響。 4.1基準的概念 基準就是在零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面?；鶞室罁?jù)其功用不同可分為設計基準和工藝基準兩大類。設計基準在零件圖上用以確定其他點、線、面位置的基準，主要用在產品零件的設計圖上；而工藝基準主要用在機械制造的工藝過程中。 4.2 基準選擇原則 精基準的選擇 選擇精基準主要考慮應可靠地保證主要加工表面間的相互位置精度并使工件裝夾方便、準確、穩(wěn)定、可靠。因此選擇精基準時一般應遵循以下原則： （1）基準重合原則； （

14、2）基準統(tǒng)一原則； （3）保證工件定位穩(wěn)定準確、夾緊可靠，夾具結構簡單，操作方便的原則； （4）互為基準原則； （5）自為基準原則。 粗基準的選擇 選擇粗基準，主要是為了可靠方便地加工出精基準來。具體選擇時主要考慮一下原則： （1）為了保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關系（厚壁均勻、對稱，間隙大小等），應首先選擇不加工表面作粗基準，若零件上有多個不加工表面，則應選擇其中與加工面相對位置關系要求較高的不加工面為粗基準。 （2）為了使定位穩(wěn)定、可靠、夾具結構簡單，操作方便，作為粗基準的表面應不是分型面，應盡可能平整光潔，且有足夠大的尺寸，無澆口、冒口或飛邊、毛刺等缺陷，必要時，

15、應對毛坯加工提出修光打磨的要求。 （3）對于具有較多加工表面的工件，粗基準選擇時，應考慮合理地分配各表面加工余量。 （4）同一方向上的粗基準原則上只允許使用一次。 上述粗、精基準的選擇原則，只說明了某一方面的問題，在實際應用中，常常不能同時兼顧，往往會出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求選擇時應根據(jù)零件的生產類型及具體生產條件，并結合整個工藝路線進行綜合考慮，分清主次，抓住主要矛盾，靈活運用上述原則，正確選擇粗、精基準。 4.3 定位基準的選擇 在選擇定位基準時，為了保證零件同軸度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工藝均采用兩中心孔定位，符合基準統(tǒng)一原則。 為了保證轉子擺桿加工精度的穩(wěn)

16、定性，在加工的全過程中不允許人工校直。 調質、高頻淬火時，螺紋部分等應采取保護裝置進行保護。 拐臂承受交變載荷作用，處有裝置往復摩擦其表面，所以該處精度高又耐磨。表面經調質后，硬度增強，符合既有一定的韌性，又有較好的耐磨性。 2．確定零件的粗、精基準，確定零件各表面的加工順序 粗基準的選擇應能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應選該表面為粗

17、基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。 粗基準采用鍛造后的毛坯外圓。中心孔加工采用三抓自定心卡盤裝夾毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車一端外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三抓自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 選擇精基準時，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。在進行精加工時，應選用已加工表面作為精加工基準。 根據(jù)拐臂的技術要求和裝配要求，應選擇拐臂的左右端面和兩端面的中心孔作為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工。可避免

18、基準轉化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。由于兩軸面的精加工工序要求余量小且均勻，可利用其自身作為基準 4.3.1 粗基準的選擇： 以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。 4.3.2 精基準的選擇： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面和孔的內表面為主要的定位精基準，以孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。 4.4 制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所

19、能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、4.4.1選擇零件的加工方法及工藝路線方案 本零件的加工表面有外圓、內孔、端面、平面、槽及小孔等，材料為45號鋼。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-6、1.4-7、1.4-8，其加工方法選擇如下： （1）Φ50k6外圓面：公差等級為IT6，表面粗糙度為1.6μm，需進行粗車、半精車、精車。 （2）Φ20f7外圓面：公差等級為IT7，表面粗糙度為1.6μm

20、，需進行粗車、半精車、精車。 （3）Φ22H7內孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為0.8μm，由于孔徑小，故加工方法可采取鉆、擴、粗鉸、精鉸。 （4）Φ480-0.4外圓面：公差等級為IT12，表面粗糙度為6.3μm，粗車即可。 （5）Φ50k6外圓面：公差等級為IT6，表面粗糙度為1.6μm，需進行粗車、半精車、精車。 （6）端面：右端面的表面粗糙度均為3.2μm，進行粗車、半精車即可；左端面的表面粗糙度均為3.2μm，且左端面有位置精度要求，端面跳動公差等級為7級，需進行粗車、半精車（表1.4-10）；Φ48外圓兩端面的斷面跳動公差等級為8級，需進行粗車、半精車（表1.4-12）。

21、 （7）平面：Φ48外圓階梯軸水平面的公差等級為IT7，表面粗糙度為6.3μm，需進行粗銑、精銑。 （8）槽：鍵槽深度的公差等級為IT11，鍵槽寬度的公差等級為IT9，表面粗糙度為3.2μm，用鍵槽銑刀加工即可達到要求；6個30.5的槽粗車即可。 （9）Φ4H9孔及Φ2小孔：用立式鉆床加工。 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質量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量生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，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。 根據(jù)零件的幾何

22、形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-6，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序10 （1）粗銑頂面，以兩外輪廓圓弧表面和底面為的定位基準，采用X51立式銑床，普通夾具； （2）粗銑底面，以兩外輪廓圓弧表面和頂面為定位基準，采用X51立式銑床，普通夾具； 工序20 劃線，確定六邊形中心位置 工序30 在六邊形中心位置鉆Φ48內孔,以劃線和粗銑后的底面為

23、定位基準，采用Z525立式鉆床，普通夾具； 工序40 精銑頂面、底面，以Φ48內孔和粗銑后的底、頂面為基準，采用X51立式銑床，普通夾具； 工序50 粗銑，精銑外輪廓，以Φ48內孔和底面為基準，采用采用X51立式銑床，普通夾具； 工序60 插多邊形內孔、倒銳角，以外輪廓圓弧和底面為定位基準，采用B5020插床，普通夾具； 工序70 鉆孔，以正多邊形內孔和上，下端面為定位基準，Z550型立式鉆床，專用夾具； 工序80 擴、粗、精鉸孔、倒角，以正多邊形內孔和上，下端面為定位基準，采用Z550臥式鏜床，專用夾具； 工序90 鉆M8底孔，以頂、底面及外輪廓面為基準，采用Z411

24、2-2鉆床，專用夾具； 工序100 攻螺紋M8，以頂、底面及外輪廓面為基準，采用Z525鉆床，專用夾具； 工序110 鉆M16底孔，以頂、底面及外輪廓面為基準，采用Z4112-2鉆床，專用夾具； 工序120 攻螺紋M16，以頂、底面及外輪廓面為基準，采用Z525鉆床，專用夾具； 工序130 銑槽，以頂、底面及外輪廓面為定位基準，采用X60臥式銑床加專用夾具； 工序140 檢驗； 工序150 調質。 4.5選擇夾具 本零件除粗銑及半精銑槽、粗銑及精銑平面、鉆、鉸孔等工序需要專用夾具外，其他工序使用通用夾具即可。車床工序采用用三爪自定心卡盤。 4.6 選擇刀具

25、 （1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質合金車刀。加工鋼質零件采用YT，類硬質合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用Y30.切槽刀宜選用高速鋼。 （2） 加工Φ22H7孔選用的刀具為高速鋼麻花鉆頭，高速鋼擴孔鉆，硬質合金鉸刀。 （3）銑鍵槽按表3.1-27選用鍵槽銑刀，鍵槽的深度為4.5mm；銑Φ48階梯軸段的平面選用專用銑刀，銑刀做成105的形式。 （4）鉆Φ4H9孔選用直柄麻花鉆。 4.7機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.7.1 圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如表二所示： 表

26、二： 加工 表面 加工 內容 加工余量 精度等級 工序 尺寸 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大 Φ20IT12 （D1） 鉆孔 1.8 IT12 12.5 1.5 1.8 鉸孔 0.02 IT9 3.2 0 +0.027 Φ22IT12 （D2） 鉆孔 1.8 IT12 12.5 1.5 1.8 鉸孔 0.06 IT9 3.2 0 +0.027 4.7.2 平面工序尺寸： 表三： 工序 內容 加工 余量 基本 尺寸 經濟 精度 工序尺寸 偏差 工序余量 最小 最大

27、 鑄件 7.0 CT12 +3.5 粗銑φ20孔下端面 3.5 23.5 12 +1.0 +1.5 粗銑φ22孔下端面 3.5 28 12 +1.0 +1.5 粗銑φ20孔上端面 3.5 23.5 12 +1.0 +1.5 粗銑φ22孔上端面 3.5 28.0 12 +1.0 +1.5 精銑φ20孔下端面 1.5 23.5 11 +0.02 +0.03 精銑φ22孔下端面 1.5 28 11 +0.02 +0.03 精銑φ20孔上端面 1.5 23.5 11 0

28、 +0.027 精銑φ22孔上端面 1.5 28 11 0 +0.027 (1) 工藝卡的填寫 1．敘述切削用量的概念等相關文字 切削用量是切削時各運動參數(shù)的總稱，包括切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）。與某一工序的切削用量有密切關系的刀具壽命，一般分為該工序單件成本最低的經濟壽命和最大生產率壽命兩類。按前者選擇的切削用量稱為最低成本切削用量，這是通常使用的；按后者選擇的切削用量稱為最大生產率切削用量，一般在生產任務緊迫時使用。 1）切削速度Vc是指刀具切削刃上選定點相對于工件待加工表面在主運動方向的瞬時速度。 2）進給量f在主運動每轉一轉或每一行程時，刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移。 3）背吃刀量（切削深度）ap指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。 2．在填好的工序卡中，選擇工序70 鉆孔，以正多邊形內孔和上，下端面為定位基準，Z550型立式鉆床，專用夾具 11