627 尾接桿零件的工藝規(guī)程和斜孔鉆模設(shè)計【CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+PPT+工藝工序卡+說明書】

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Content can be divided into the machining process planning design and the machine tools fixture design two parts. First, with mechanical manufacturing technology and related course knowledge and solve workpiece position in the process, which belong to the process route arrangement and the related aspects related technology problem, determine the size and choose appropriate machine and tools. Secondly, through the analysis the tail rod, understand the tail rod. Then, on the basis and milling fixture blank piece and production program requirements, formulate feasible milling machining procedure line, fixture to determine processing plan. Finally, according to the requirements of the processing of processed spares, reference the machine tools fixture design manual and related books, design the efficient, economy, reasonable and can ensure the process quality fixture. Along with the progress of the society and the development of science and technology, the machine tools fixture commonality also directly affects its economy. The machine tools fixture with high precision, high efficiency, gm, economic and other properties of the good development will be in the modernization of our country in the process of the development of industrial construction and plays a vital role. KEY WORDS: fixture design, Mechanical processing, Craft,Fixtures 目 錄 第一章 緒論 .7 1.1 課題背景及發(fā)展趨勢 7 1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容 8 第二章 尾接桿工藝規(guī)程編制 .9 2. 1 零件的分析 9 2.1.1 零件的作用 9 2.1.2 零件的工藝分析 9 2.2 確定毛坯 .11 2.2.1 選擇毛坯 .11 2.2.2 設(shè)計尾接桿毛坯圖 .12 2.3 工藝規(guī)程設(shè)計 .14 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .14 2.3.2 工藝路線的制定 15 第三章 夾具設(shè)計的基本知識 18 3.1 機(jī)床夾具的概述 .18 3.1.1 機(jī)床夾具的定義 .18 3.1.2 機(jī)床夾具的功用 .18 3.1.3 機(jī)床夾具的組成 .18 3.1.4 機(jī)床夾具的分類 .19 3.2 機(jī)床夾具的設(shè)計特點和要求 .20 3.2.1 機(jī)床夾具的設(shè)計特點 .20 3.2.2 機(jī)床夾具的設(shè)計要求 .20 3.3 機(jī)床夾具總圖設(shè)計 .20 3.3.1 總圖設(shè)計的步驟 .20 3.3.2 總體設(shè)計的幾點要求 .21 第四章 尾接桿斜孔鉆模設(shè)計 22 4.1 夾具設(shè)計方法及步驟 .22 4.2 擬訂定位方法與對定位元件 .23 4.2.1 定位方案分析 .23 4.4 鉆床夾具的設(shè)計 .24 4.5 繪制尾接桿夾具裝配圖 .25 前 言 設(shè)計是有關(guān)尾接桿零件的加工工藝步驟的說明和斜孔鉆模設(shè)計的具體闡述。 工藝設(shè)計是在學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)及機(jī)床夾具設(shè)計后，在生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，綜合 運用所學(xué)相關(guān)知識對零件進(jìn)行加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機(jī)床夾具的設(shè)計，根據(jù)零件 加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。 制造工藝是指加工制造產(chǎn)品或零件所使用的路線、設(shè)備及加工方法的總稱。 工藝可以是多樣化的，它對成本和效率都會產(chǎn)生影響。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保 證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于 改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實現(xiàn)“一機(jī)多用” 。 為了提高機(jī)床在生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越 來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、 凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。隨著社會的 進(jìn)步和科技的發(fā)展，機(jī)床夾具的通用性也直接影響其經(jīng)濟(jì)性。所以只有改進(jìn)研發(fā) 更高效率的夾具，以適應(yīng)現(xiàn)代化工廠機(jī)床生產(chǎn)要求。 就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生 產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工 作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工 作打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。 第一章 緒論 加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固，是在進(jìn)行社會實踐 之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。 機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備，同時是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī) 床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正 朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是 促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具 的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。 1.1 課題背景及發(fā)展趨勢 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計； 另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的 出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝， 結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機(jī)體的變 化。隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造 精度要求更高精度夾具的定位孔距精度也隨著提高，機(jī)床夾具的精度已提高到微 米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行 業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 工業(yè)的模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系 列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省 工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾 具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具 庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模 擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又 能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與 華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、 夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息 化和經(jīng)營電子商務(wù)化。迅速發(fā)展對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求， 使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨 勢，必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。 1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容 與此同時夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)， 一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng) 用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。因此， 我認(rèn)為加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站， 充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾 具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較 為行之有效的途徑。 按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類: (1)定位元件及定位裝臵； (2)夾緊元件及定位裝臵(或者稱夾緊機(jī)構(gòu))； (3)夾具體； (4)對刀,引導(dǎo)元件及裝臵(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝臵及靠模裝臵等)； (5)動力裝臵； (6)分度,對定裝臵； (7)其它的元件及裝臵(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的 緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)； 每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝臵,一般的 車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝臵。反之,按照加工等方面的要求,有些 夾具上還需要設(shè)有其它裝臵及機(jī)構(gòu),例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝臵。 第二章 尾接桿工藝規(guī)程編制 2. 1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 零件是飛機(jī)液壓助力器執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要部件之一。從整體上來看，飛機(jī)液 壓助力器是安裝在飛機(jī)副翼操縱機(jī)構(gòu)中或方向舵操縱系統(tǒng)中，用于不可逆的液壓 助力器操縱。當(dāng)飛機(jī)液壓系統(tǒng)損壞或壓力下降時，液壓助力器外筒左右兩腔溝通， 即助力器當(dāng)一拉桿使用，以實現(xiàn)人力應(yīng)急操縱。每架飛機(jī)上裝有兩臺液壓助力器。 分別操縱左右副翼或方向舵。 尾接桿零件在產(chǎn)品中一端與液壓助力器外筒組件連接，另一端通過關(guān)節(jié)軸承 與飛機(jī)的副翼連接，其作用是帶動飛機(jī)操縱系統(tǒng)的搖臂和拉桿，而使飛機(jī)的副翼 偏轉(zhuǎn)，在工作時能夠傳遞 3800 公斤以上的力，是一個能承受復(fù)雜力的受力件。 2.1.2 零件的工藝分析 零件的材質(zhì)為 30CrMnSiA，屬中碳調(diào)質(zhì)鋼，強(qiáng)度高，焊接性能較差。 30CrMnSiA 調(diào)質(zhì)后有很高的強(qiáng)度和足夠的韌性，淬透性也好。調(diào)質(zhì)后該材料做砂 輪軸，齒輪，鏈輪都可以。30CrMnSiA 具有良好的加工性，加工變形微小，抗疲 勞性能相當(dāng)好。用于軸類、活塞類零配件等。用于汽車、飛機(jī)各種特殊耐磨零配 件等。 圖 1 尾接桿零件圖 （1）零件的機(jī)構(gòu)分析 零件的主要加工表面：61.5 的兩端面，50 軸面，孔 42，孔 28.5，孔 1 32 及其兩端面，球面 SR30。 零件表面的形位公差： 50 左端面和 61.5 的兩端面相對 D 面有圓跳動要求， 2 左端面孔內(nèi)的槽相對 D 面有平行度誤差，32 中心線相對 D 面有垂直度和位置度 誤差，32 有圓柱度形狀公差限制。 零件表面粗糙度分析：50 軸面及其左端面、61.5 的兩端面、32 的孔面 3 粗糙度公差為 1.6。 設(shè)計基準(zhǔn)：零件右端外圓 35 的中心線、零件左端外圓 50 的端面。 4 （3）分析零件的材料和零件圖上的技術(shù)要求 零件圖上的技術(shù)要求： a，螺紋倒角 120 度至絲底； b，磁力探傷； c，毛坯鍛制，供應(yīng)為無發(fā)紋鋼，鍛件按 HB5024-77/類； d，外表面鍍鉻 58 微米，除表面 B 外，螺紋 M6-6H 和其余 內(nèi)表面法蘭 。 2.2 確定毛坯 2.2.1 選擇毛坯 毛坯的選擇是制定工藝規(guī)程中一項重要的內(nèi)容，選擇不同的毛坯就會有不同 的加工工藝，采用不同的設(shè)備和工裝，從而影響零件加工的生產(chǎn)率和成本。毛坯 選擇包括選擇毛坯類型和毛坯制造方法兩方面，應(yīng)全面考慮機(jī)械加工成本和毛坯 制造成本，以降低零件制造總成本。 毛坯的種類很多，同一種毛坯又有多種制造方法。機(jī)械制造中常用的毛坯有以下 幾種。 形狀復(fù)雜的毛坯，宜用鑄造方法制造。對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可 采用特種鑄造。 鍛件 機(jī)械強(qiáng)度要求高的鋼制作，一般要用鍛件毛坯。鍛件有自由鍛造鍛 件和模鍛件兩種。 自由鍛造鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上，通過專用鍛模而鍛制作成 形的鍛件。它的精度和表面質(zhì)量均比自由鍛造好，可以使毛坯更接近工件接近工 作形狀，加工余量很小。同時由于模鍛件的材料纖維組織分布好，鍛制件的機(jī)械 強(qiáng)度高。模鍛的生產(chǎn)效率高，但需要專用的模具，且鍛錘的噸位也要比自由鍛造 大。主要適用于批量較大的中小型零件。 型材 型材按截面形狀可分為：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、槽鋼及其他 特殊截面的型材。型材有冷拉和熱軋的兩種。熱軋的精度低，價格較冷拉的便宜， 用于一般零件的毛坯。冷拉的尺寸較小，精度高，易于實現(xiàn)自動送料，但價格貴， 多用于批量較大在自動機(jī)床上進(jìn)行加工的情況。 焊接件 將型鋼或鋼板，焊接成所需的結(jié)構(gòu)，適于單件小批生產(chǎn)中制造大型 毛坯，其優(yōu)點是制造簡便，周期短，毛坯重量輕；缺點是焊接件抗振性差，由于 內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形大，因此在進(jìn)行機(jī)械加工前需經(jīng)時效處理。 沖壓件 在沖床上用沖模將板料沖制而成。沖壓件的尺寸精度高，可以不再 進(jìn)行加工或只進(jìn)行精加工，生產(chǎn)效率高。適于批量較大而厚度較小的中小型零件。 冷擠壓件 在壓力機(jī)上通過擠壓模擠壓面成。生產(chǎn)效率高。冷擠壓毛坯精度高， 表面粗糙度值小，可以不再進(jìn)行機(jī)械加工，但要求材料塑性好，主要為有色金屬 和塑性好的鋼材。適用于大批量生產(chǎn)中制造形狀簡單的小型零件。如儀表上和航 空發(fā)動機(jī)中的小型零件。 粉末冶金 以金屬粉末為原料，在壓力機(jī)上通過模具壓制成型后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 生產(chǎn)效率高，零件的精度高，表面粗糙度值小，一般可不再時行精加工，但金屬 粉末成本較高，適于大批大量生產(chǎn)中壓制形狀較簡單的小型零件。 毛坯選擇的依據(jù) 毛坯的選擇既影響到毛坯制造工藝又影響到機(jī)械加工工藝，要根據(jù)零件生產(chǎn)綱 領(lǐng)、材料的工藝特性及零件對材料性能的要求和零件的結(jié)構(gòu)等因素而定。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 當(dāng)零件生產(chǎn)綱領(lǐng)較大時，應(yīng)采用精度與生產(chǎn)率都比較 高的毛坯制造方法，以便減少材料消耗和機(jī)械加工費用。當(dāng)零件生產(chǎn)量較小時， 應(yīng)采用精度與生產(chǎn)率都比較低的毛坯制造方法，如自由鍛件和手工造型鑄件等。 零件材料及對材料組織和性能的要求 例如，材料為鑄件和青銅的零件，一般應(yīng) 選用鑄件毛坯，重要的鋼制零件，為保證良好的力學(xué)性能，不論結(jié)構(gòu)復(fù)雜或簡單， 均不宜直接選取軋制型材 ，而應(yīng)選用鍛件毛坯。 零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸 臺階直徑不大的階梯軸，可直接選取圓棒料（力學(xué) 性能無特殊要求） ，直徑相差較大時，為減少材料消耗和機(jī)械加工勞動量，則宜選 用鍛件毛坯。一些非旋轉(zhuǎn)體的板條形鋼質(zhì)零件，多為鍛件。尺寸大的零件，目前 只能選取毛坯精度和生產(chǎn)率都比較低的自由鍛造和砂型鑄造，而中小型零件，則 可選用鍛模、精鍛熔模鑄造及壓力鑄造等先進(jìn)的毛坯制造方法。 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 選擇毛坯時，要考慮毛坯制造的實際水平、生產(chǎn)能力、設(shè)備情況 及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟(jì)性。 由于零件要求強(qiáng)度高，調(diào)質(zhì)后有很高的強(qiáng)度、剛性和足夠的韌性，淬透性也 好。所以可以選擇鍛件作為毛坯。 2.2.2 設(shè)計尾接桿毛坯圖 零件的材料為 30CrMnSiA。由于年產(chǎn)量為 4000 件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而 且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適 合 大 批生產(chǎn)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(chǎn)率。 （1）毛坯圖的表示 毛坯總余量確定后，便可繪制毛坯圖。其方法如下： 實線表示毛坯表面輪廓，以雙點劃線表示經(jīng)切削加工后的表面，在毛坯圖上可用 交叉線表示加工余量。 毛坯圖上的尺寸值包括加工余量在內(nèi)?？稍诿鲌D上注明成品尺寸（基本尺寸） 但必須加括號，如下圖 1-2 所示的（42） 。 在毛坯圖上可用符號表示出機(jī)械加工工序的基準(zhǔn)。 在毛坯圖上注有零件檢驗的主要尺寸及其公差，次要尺寸可不標(biāo)注公差。 在毛坯圖上注有材料規(guī)格及必要的技術(shù)要求。如材料及規(guī)格、毛坯精度、熱處理 及硬度、圓角半徑、起模斜度、內(nèi)部質(zhì)量要求等。 （2）繪制尾接桿零件的毛坯圖如下： 圖 2 尾接桿毛坯 2.3 工藝規(guī)程設(shè)計 2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以 使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有 甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 1 基準(zhǔn)的概念 基準(zhǔn)：零件上用以確定其它點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。 設(shè)計基準(zhǔn)：零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準(zhǔn)。在尾接桿零件工 藝設(shè)計中的設(shè)計基準(zhǔn) 50 的中心線和左端面。 定位基準(zhǔn)：在加工時，用以確定工件在機(jī)床上或夾具中正確位置所采用的基 準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。當(dāng)某工序的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不相符時，需要對它的工序 尺寸進(jìn)行換算。定位基準(zhǔn)選擇對保證加工精度、確定加工順序及工序數(shù)量多少、 夾具的結(jié)構(gòu)都有重要的影響。零件上的定位基準(zhǔn)、夾緊部位和加工面三者要互相 協(xié)調(diào)、全面考慮。 2 精基準(zhǔn)的選擇原則 應(yīng)保證加工精度和工件安裝方便可靠。 基準(zhǔn)重合原則：選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面。 自為基準(zhǔn)原則：選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 互為基準(zhǔn)原則：工件上兩個相互位置要求很高的表面加工時，互相作為基準(zhǔn)。 3 粗基準(zhǔn)的選擇原則 應(yīng)保證各加工面有足夠的余量，并盡快獲得精基面。若要求保證某重要表面加工 余量均勻，選該表面為粗基準(zhǔn)。若要求保證加工面與不加工面間的位置，選不加 工表面為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次。粗基準(zhǔn)表面，應(yīng)平整 光潔。 4 輔助基準(zhǔn)的選擇原則 為裝夾方便或?qū)崿F(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，人為制造的一種定位基準(zhǔn)。例如尾接桿零件設(shè)計中 的球面端的方塊就是此零件的輔助基準(zhǔn)。 5 尾接桿的設(shè)計基準(zhǔn) 1）粗基準(zhǔn)的選擇：以尾接桿右端外圓 35 中心線為粗基準(zhǔn)。 2）精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合” 原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以外圓 50 和另一端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)。 2.3.2 工藝路線的制定 根據(jù)對零件所進(jìn)行的工藝分析，不同表面采用的加工路線以及其所能達(dá)到的 精度要求，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，結(jié)合對其加工階段的劃分，可以考慮采 用普通機(jī)床配以通用、專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。其工序順序 安排方案如下： 工序 05 鍛造毛坯； 工序 10 去分模毛邊，在鉗工臺去外圓 H 段分模毛邊； 工序 15 劃線，鉗工臺； 工序 20 車 64 和 52.5 的外圓，并且車 52.5 的右端面 A，按劃線加工端 面 A，然后以 A 為基準(zhǔn)加工 64 的右端面，尖邊倒圓 R0.10.5，采用普通車床 C620 和三爪卡盤； 工序 25 打頂尖孔 6，以 R34 外圓為基準(zhǔn)，尖邊倒圓 R0.10.5，在普通車床 C620 上采用中心鉆 A3 和三爪卡盤； 工序 30 車 64，35.7 和 25 的外圓，以 52.5 左端面及 52.5 外圓為定位 基準(zhǔn)，尖邊倒圓 R0.10.5，采用普通車床 C620 和軟三爪； 工序 35 鉆孔 26，以 52.5 右端面為基準(zhǔn)，在大六角車床 1K36 上采用鉆頭 26 和三爪卡盤； 工序 40 鏜孔 42，以 52.5 右端面為基準(zhǔn)，加工前找正外圓 A 的跳動不大 于 0.1，尖邊倒圓 R0.10.5，采用普通車床 C620 和軟三爪； 工序 45 銑平面，以 52.5 的中心線為基準(zhǔn)，采用立式銑床 6H12 和專用夾具； 工序 50 車球體，以外圓 35.7 和 52。5 左端面為定位基準(zhǔn)，采用普通車床 C620 和專用夾具； 工序 55 去除毛刺，在鉗工臺去 A、B 表面毛刺； 工序 60 鉆、鉸孔 30.7，以右端面為基準(zhǔn)，采用萬能立式鉆床 Z5125A 和專 用夾具； 工序 65 銑斜面，以孔 26 的中心線為基準(zhǔn)，與 R10 和 25 外圓相接，采用 立式銑床 6H13 和專用夾具； 工序 70 去除毛刺，鉗工臺去毛刺，尖邊倒圓 R0.10.5，修銼 R10 和 25 外 圓兩斜面圓滑相接； 工序 75 銑凸 R，以 30.7 的中心線為基準(zhǔn)，在萬能銑床 6H82 采用專用刀具 和專用夾具； 工序 80 銑平面，以 52.5 的中心線為基準(zhǔn)銑平面，保證銑后和表面 A 平齊， 在立式銑床 6H13 上采用專用刀具和專用夾具； 工序 85 去除毛刺，鉗工臺去表面 A 的毛刺，并修銼表面 A 兩次加工的接痕， 尖邊倒圓 R0.10.5，打零件編號； 工序 90 鏜孔 28.5，以 52.5 的中心線為基準(zhǔn)加工 28.5，加工前找正外圓 A 的跳動不大于 0.1，采用普通車床 C620 和專用夾具； 工序 95 熱處理，熱處理 HRC：3641，35.7 外圓對中心的跳動不大于 0.1，打磨量不大于 0.1，零件吹砂； 工序 100 打氧化皮，孔 28.5 進(jìn)行打氧化皮處理，處理后清理內(nèi)孔和倒角的 臟污及氧化皮，修正倒角 60，使用普通車床 C620 和專用夾具； 工序 105 研磨倒角，研磨頂尖孔倒角 60，在普通機(jī)床 C620 上采用專用刀 具和專用夾具； 工序 110 磨外圓，端面 B 磨不大于 0.1，端面 B、K、E 對頂尖的跳動不大于 0.01，采用 3151 普通機(jī)床和專用夾具； 工序 115 去除毛刺； 工序 120 鉆孔 2，以孔 30.7 的中心線為基準(zhǔn)，在臺式鉆床 CH12A 上采用 鉆頭 2 和專用夾具，去鉆孔毛刺； 工序 125 銑槽，在立式銑床 6H11 上采用專用刀具和專用夾具； 工序 130 去頂尖孔，不許夾傷外圓，采用 C620 普通機(jī)床和軟爪卡盤； 工序 135 車球體，加工前找正外圓 A 的跳動不大于 0.1，采用車床 C620 和 專用夾具； 工序 140 去毛刺，去銑槽和車球體后的毛刺，鉗工臺尖邊倒圓 R0.10.5； 工序 145 鏜孔 31.66，以零件左端面為基準(zhǔn)鏜孔，允許和工序 150 合并加 工，采用臥式鏜床 2A716 和專用夾具； 工序 150 精鏜孔 31.93，以端面為基準(zhǔn)，在臥式鏜床 2A716 上采用專用刀 具加專用夾具； 工序 155 去除毛刺，鉗工臺上去零件外形全部毛刺，并打磨外表面，尖邊倒 圓 R0.10.5； 工序 160 攻螺紋，螺紋中心線與凸 R 中心面呈 45 度角，螺紋倒角 120 度至 絲底，去鉆孔毛刺，采用臺式鉆床 CH12A 和專用夾具； 工序 165 磁力探傷，保證零件材料不能有裂紋； 工序 170 檢驗； 工序 175 研磨孔 32，按并節(jié)軸承 UC17KU 外環(huán)的實際尺寸研磨孔，保證過 盈 0.010.024； 工序 180 表面處理，外表面鍍鎘鍍層厚 58m，除 A 表面外螺紋 M6-6H 和其余內(nèi) 表面發(fā)蘭； 第 3 章 夾具設(shè)計的基本知識 3.1 機(jī)床夾具的概述 3.1.1 機(jī)床夾具的定義 機(jī)床夾具是機(jī)械加工中，在機(jī)床上用以確定工件位置并將其夾緊的工藝裝備。 在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，機(jī)床夾具是一個重要的組成部分。為保證工件某工序的 加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對刀具的切削或成形運動處于準(zhǔn)確的相對位置。 機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的 裝置。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。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機(jī) 床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機(jī)床上加工工件時，為使 工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等 技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位） 、夾牢（夾緊） 。夾具通常由定位元件 （確定工件在夾具中的正確位置） 、夾緊裝置 、對刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的 相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加 工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類） 、連接元件以及夾具體（夾具底座） 等組成。 3.1.2 機(jī)床夾具的功用 一般情況下機(jī)床夾具的功用可以有以下幾點: （1）保證被加工表面的位置精度。采用夾具裝夾工件,可以準(zhǔn)確的確定工件與 刀具、機(jī)床之間的相對位置。 （2）提高勞動生產(chǎn)率?？梢允∪ぜ闹饌€找正與對刀,使用輔助的時間顯 著減少,可以實現(xiàn)多件多工位加工。 （3）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。 （4）降低對人工的技術(shù)要求和減輕工人的勞動強(qiáng)度。 3.1.3 機(jī)床夾具的組成 (1)定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 (2)夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切 削力等）作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。 (3)對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。 (4)連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置。 (5)夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個 整體。 (6)其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工 需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定 位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 3.1.4 機(jī)床夾具的分類 （1）按專門化程度分類 通用夾具 1 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)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(zhuǎn)工作臺等。 這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點是適應(yīng)性廣， 生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 專用夾具 2 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具。其特點是結(jié)構(gòu)緊 湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計制造 周期較長、制造費用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只 適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 通用可調(diào)夾具和成組夾具 3 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的 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(diào)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。 組合夾具 4 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝 而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元 件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 隨行夾具 5 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(jìn)行不同工序的加 工。 （2）按使用的機(jī)床分類 由于各類機(jī)床自身工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提 出了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、 鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、 氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 3.2 機(jī)床夾具的設(shè)計特點和要求 3.2.1 機(jī)床夾具的設(shè)計特點 機(jī)床夾具設(shè)計與其他裝配設(shè)計比較，有較大的差別。主要表現(xiàn)在下列 5 個方 面： (1) 要有較短的設(shè)計和制造周期。一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性試驗和復(fù)雜的 計算工作。 (2) 夾具的精度一般比工件的精度高 23 等級。 (3) 夾具和操作工人的關(guān)系特別密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習(xí)慣密切結(jié)合。 (4) 夾具在一般情況下是單件制造的，沒有重復(fù)制造的機(jī)會。通常要求夾具在投 產(chǎn)時一次成功。 (5) 夾具的社會協(xié)作制造條件較差，部分零件是非標(biāo)準(zhǔn)件，需要自己設(shè)計制作。 3.2.2 機(jī)床夾具的設(shè)計要求 設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列幾項基本要求： （1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防受力變形 （2）安裝需穩(wěn)定，重心應(yīng)盡量低，高寬比應(yīng)小于 1.25 （3）結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，形狀應(yīng)簡單，裝卸應(yīng)方便 （4）應(yīng)便于排屑 （5）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 （6）選擇制造方法應(yīng)能保證精度，考慮成本 3.3 機(jī)床夾具總圖設(shè)計 3.3.1 總圖設(shè)計的步驟 （1）先用雙點劃線將工件按加工狀態(tài)繪好 （2）依次繪制定位件、夾緊裝置和夾緊元件、對刀裝置或?qū)б?、夾具本體及各 個連接件等 （3）標(biāo)注必要的尺寸、配合和技術(shù)要求 3.3.2 總體設(shè)計的幾點要求 （1）定位件、夾緊件、導(dǎo)引件等元件設(shè)計時應(yīng)盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化 （2）為操作方便和防止裝反，應(yīng)設(shè)置止動銷、障礙銷、防誤裝標(biāo)志等 （3）運動部件必須運動靈活、可靠 （4）零部件結(jié)構(gòu)工藝性要好，應(yīng)易于制造、檢測、裝配和調(diào)整 （5）夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)便于維修和更換零部件 （6）適當(dāng)考慮提高夾具的通用性 第四章 尾接桿斜孔鉆模設(shè)計 在機(jī)械加工中，必須使工件、夾具、刀具和機(jī)床之間保持正確的相互位置， 才能加工出合格的零件。即工件在夾具中定位正確和夾緊可靠、夾具在機(jī)床上安 裝正確、刀具相對于工件的位置正確。所以在設(shè)計一個夾具的時，主要包括定位 元件的選擇、定位誤差的分析與計算、夾緊力的確定及典型夾緊裝置等等。以此 來設(shè)計這卻無誤的所需夾具 4.1 夾具設(shè)計方法及步驟 1.研究原始資料，明確設(shè)計任務(wù) . 夾具設(shè)計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前 提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計任務(wù)書，對工件進(jìn)行 工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點、材料；確定本工序的加工表面、 加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。 其次是根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、 部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計手冊等，還可收集一些同類夾具 的設(shè)計圖樣。 2.考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 ; 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有 關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見對夾具方案作進(jìn)一步修 改。 3.繪制夾具總圖。 4.確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求 。 5.繪制夾具零件圖。 4.2 擬訂定位方法與對定位元件 圖 3 160 工序工序圖 加工所需設(shè)計的夾具為加工 160 工序中的孔，如圖 3，工序要求選擇六個自由 度，定位基準(zhǔn)為尾接桿右端內(nèi)空 32。 由工序圖可知，該孔位于尾接桿右端圓孔豎直中心線偏左 45處，為使定位 誤差為 0，所以定位時選擇 32 孔軸面和尾接桿軸向中心線為定位基準(zhǔn)。 4.2.1 定位方案分析 1.確定需要限制的自由度以及選擇定位基面和定位元件 從加工要求考慮，在工件上鉆孔，沿孔中心線的定位自由度可以不限制，由此可 提出以下兩種設(shè)計方案（X 軸平行紙面水平方向，Y 軸垂直紙面，Z 軸平行紙面 豎直方向） ）： 方案一： 對 50 端面用圓柱銷可限制 y 軸的移動的自由度，對 32 軸面用一圓柱 銷限制四個自由度（x 和 z 軸的轉(zhuǎn)動及其移動） ，對所加工面的反面采取可調(diào) 支撐可限制 y 軸的轉(zhuǎn)動自由度。 方案二： 對 32 軸面用一圓柱銷限制四個自由度（x 和 z 軸的轉(zhuǎn)動及其移動） ，對 零件兩個端面用兩個圓銷定位，限制 y 軸的移動的自由度。 綜上分析兩種方案：在方案一中由于只固定零件左右兩端，固工件剛性較差， 可能在加工時引起工件變形，所以綜合考慮選擇方案二。 4.4 鉆床夾具的設(shè)計 鉆床類夾具是用于鉆床上用于加工孔的夾具，簡稱鉆模。它主要作用是控制 刀具的位置和引導(dǎo)其送進(jìn)方向，以保證工件被加工孔的位置精度要求。 1、鉆模板的選擇。 鉆模板分類：（1）固定模板式鉆模。 （2）覆蓋式鉆模。適合大型工件。(3) 翻轉(zhuǎn)式鉆模，加工不同方向上的孔。 （4）回轉(zhuǎn)式鉆模，加工沿圓周分布的許多孔。 尾接桿鉆孔是單方向的單孔，結(jié)構(gòu)比較簡單，無須更換鉆套和改變工位，可 以采用固定模板式鉆模，裝有鉆套的鉆模板用兩個銷釘和四個螺釘固定在夾具體 上。 2、鉆套的選擇 鉆套是鉆模上特有的一種元件，鉆套的作用是確定刀具的位置和在加工中引 導(dǎo)刀具。分為：（1）固定鉆套，適合小批量生產(chǎn)。 （2）可換鉆套，適合大量單工 序加工。 （3）快換鉆套，適合連續(xù)加工。 （4）特種加工。 此次尾接桿的工藝路線是先鉆孔再擴(kuò)孔在鉆螺紋，是在同一機(jī)床上完成連續(xù) 不同工序，所以適宜選用快換鉆套。鉆套內(nèi)徑與刀具間應(yīng)保證一定配合間隙，鉆、 擴(kuò)時選 F8。 鉆套的內(nèi)徑和高度計算： 鉆套1的內(nèi)徑：本次加工工序為鉆孔，孔直徑為2mm，鉆套內(nèi)經(jīng)按F8配合，固 鉆套內(nèi)徑為2F8+0.020/+0.005 鉆套 2 的內(nèi)徑 :本次加工工序為擴(kuò)孔，孔直徑為 5mm，鉆套內(nèi)經(jīng)按 F8 配合， 固鉆套內(nèi)徑為 5F8+0.025/0.010 鉆套高度:高度 H 較大時刀具與鉆套之間可能產(chǎn)生的偏移量很小，但會加快刀 具與鉆套之間的磨損。H 過小時，導(dǎo)向性不好，刀具易傾斜。一般情況 H 按（1 3）d（d 為鉆套內(nèi)徑） 。所以鉆套 1 高度選為 26mm 左右,鉆套 2 高度選 515 為宜。 3.計算定位誤差 誤差 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的原始尺寸的誤差，稱為定基誤差，即 工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，以 定基表示。 工件定位基準(zhǔn)對其規(guī)定位置的最大可能的位移量稱為定位誤差，以 定位表 示。 故有零件在夾具上的定位誤差為： 誤差= 定基+ 定位 上訴方案中由于定位基準(zhǔn)和原始基準(zhǔn)重合，固 誤差=0。又由于 定位=0，所以 誤差= 定基+ 定位=0。 4.5 繪制尾接桿夾具裝配圖 圖 4 夾具裝配圖正視圖 圖 5 側(cè)視圖 圖 6 俯視圖 參考文獻(xiàn) 1孫桓，陳作模，葛文杰. 機(jī)械原理第七版. 北京：高等教育出版社 2濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計第八版.北京：高等教育出版社 3吳宗澤，羅圣果. 械設(shè)計課程設(shè)計手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 4馬蘭， 機(jī)械制圖.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 5劉守勇等.械制造工藝與機(jī)床夾具. 機(jī)械工業(yè)出版社 6白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計新原理.機(jī)械工業(yè)出版社 7融亦鳴 計算機(jī)輔助夾具設(shè)計.機(jī)械出版社 8肖繼德、陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計第 2 版.機(jī)械工業(yè)出版社 致謝 首先感謝母校，是她給我一個難得的學(xué)習(xí)機(jī)會，讓我在即將畢業(yè)之際學(xué)到了 很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的畢業(yè)設(shè)計，使我在理論和動手能力上都有了進(jìn) 一步的提高。 我的畢業(yè)設(shè)計主要在鄧修瑾老師指導(dǎo)下,讓我對所學(xué)的知識進(jìn)行系統(tǒng)性的復(fù)習(xí),并 根據(jù)寫作要求查閱有關(guān)資料。在設(shè)計過程中受到鄧修瑾老師無微不至的關(guān)心與耐 心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計得以順利的進(jìn)展。在鄧修瑾導(dǎo)師幫助下我解決了很多以 前解決不了的問題,在此我向您表示衷心的感謝！經(jīng)過這次設(shè)計，提高了我很多能 力，比如動手能力、查閱資料的能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?作風(fēng)等。在這期間凝結(jié)了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助， 我將無法順利完成這次設(shè)計。 在設(shè)計期間鄧修瑾老師幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計思路，指導(dǎo)設(shè)計方法， 提出有效的改進(jìn)方案。導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕田L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上 精益求精的精神使我受益終生！ 最后，由衷地感謝各位老師在百忙中對本設(shè)計論文進(jìn)行審閱，提出寶貴意見， 這些意見和建議都將給設(shè)計極大的幫助，并利于以后的工作和學(xué)習(xí)。同時，也感 謝我們的這組的成員在這次設(shè)計中給予我的幫助！謝謝！同時在寫論文的過程中 參考了大量的參考文獻(xiàn)，再次向作者表示感謝！ 機(jī)械專業(yè)外語文獻(xiàn)翻譯 系 別 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 日 期 2014.5.20 2 機(jī)械設(shè)計 摘要： 機(jī)器是由機(jī)械裝置和其它組件組成的。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的 裝置，例如：發(fā)動機(jī)、渦輪機(jī)、車輛、起重機(jī)、印刷機(jī)、洗衣機(jī)、照相機(jī)和攝 影機(jī)等。許多原則和設(shè)計方法不但適用于機(jī)器的設(shè)計，也適用于非機(jī)器的設(shè)計。 術(shù)語中的“機(jī)械裝置設(shè)計” 的含義要比“機(jī)械設(shè)計”的含義更為廣泛一些，機(jī) 械裝置設(shè)計包括機(jī)械設(shè)計。在分析運動及設(shè)計結(jié)構(gòu)時，要把產(chǎn)品外型以及以后 的保養(yǎng)也要考慮在機(jī)械設(shè)計中。在機(jī)械工程領(lǐng)域中，以及其它工程領(lǐng)域中，所 有這些都需要機(jī)械設(shè)備，比如：開關(guān)、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機(jī)等。 關(guān)鍵詞： 設(shè)計流程 設(shè)計規(guī)則 機(jī)械設(shè)計 設(shè)計流程 設(shè)計開始之前就要想到機(jī)器的實際性，現(xiàn)存的機(jī)器需要在耐用性、效率、 重量、速度，或者成本上得到改善。新的機(jī)器必需具有以前機(jī)器所能執(zhí)行的功 能。 在設(shè)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不要受到任何約 束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，即在繪制圖紙之前 被改正掉。只有這樣，才不致于阻斷創(chuàng)新的思路。通常,還要提出幾套設(shè)計方案， 然后加以比較。很有可能在這個計劃最后決定中,使用了某些不在計劃之內(nèi)的一 些設(shè)想。 一般的當(dāng)外型特點和組件部分的尺寸特點分析得透徹時，就可以全面的設(shè) 計和分析。接著還要客觀的分析機(jī)器性能的優(yōu)越性，以及它的安全、重量、耐 用性，并且競爭力的成本也要考慮在分析結(jié)果之內(nèi)。每一個至關(guān)重要的部分要 優(yōu)化它的比例和尺寸，同時也要保持與其它組成部分相協(xié)調(diào)。 也要選擇原材料和處理原材料的方法。通過力學(xué)原理來分析和實現(xiàn)這些重 要的特性，如那些靜態(tài)反應(yīng)的能量和摩擦力的最佳利用，像動力慣性、加速動 力和能量；包括彈性材料的強(qiáng)度、應(yīng)力和剛度等材料的物理特性，以及流體潤 滑和驅(qū)動器的流體力學(xué)。設(shè)計的過程是重復(fù)和合作的過程，無論是正式或非正 3 式的進(jìn)行，對設(shè)計者來說每個階段都很重要。 最后，以圖樣為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，并建立將來的模型。如果它的測試是符合事 先要求的，則再將對初步設(shè)計進(jìn)行某些修改，使它能夠在制造成本上有所降低。 產(chǎn)品的設(shè)計需要不斷探索和發(fā)展。許多方案必須被研究、試驗、完善，然后決 定使用還是放棄。雖然每個工程學(xué)問題的內(nèi)容是獨特的，但是設(shè)計師可以按照 類似的步驟來解決問題。 產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在 材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應(yīng)用方 面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮材料的合理用途（如有可能，設(shè) 計人員還應(yīng)進(jìn)一步預(yù)測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當(dāng)造成的后果。在近年來的 許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠 家，并且贏得判決） ；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其 是當(dāng)其性能數(shù)據(jù)長期不更新；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗證；(e)由一些 完全不稱職的人員選擇材料。 通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由而存在的 結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)而指明方向。盡管采 用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照 適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。 從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對材料的性質(zhì)，特點和加工 方法有一個全面而基本的了解。 在隨后生產(chǎn)和售后服務(wù)的幾年中，要接受新觀念的變化，或者由試驗和經(jīng) 驗為基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析并改進(jìn)。 一些設(shè)計規(guī)則 在本節(jié)中，建議要運用創(chuàng)造性的態(tài)度來替代和改進(jìn)。也許會創(chuàng)造出更實用、 更經(jīng)濟(jì)、更耐用的產(chǎn)品。 為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，下列是設(shè)計和分析的建議規(guī)則。前六個規(guī)則對設(shè)計 者來說特別適用。 1. 要有創(chuàng)造性的利用所需要的物理性質(zhì)和控制過程。 4 2. 認(rèn)識負(fù)載產(chǎn)生的影響及其意義。 3. 預(yù)測沒有想到的負(fù)載。 4. 創(chuàng)造出對載荷更為有利的條件。 5. 提供良好的應(yīng)力分布和最小的剛度條件。 6. 運用最簡單的方程來優(yōu)化體積和面積。 7. 選擇組合材料。 8. 仔細(xì)選擇所備的原料和不可缺少的組件。 9. 調(diào)整有效的設(shè)計方案，以適應(yīng)生產(chǎn)過程和降低成本。 10. 規(guī)定好準(zhǔn)確的位置條件為了使組件安裝時不干涉。 機(jī)械設(shè)計包括一下內(nèi)容： 1. 對設(shè)計過程、設(shè)計所需要公式以及安全系數(shù)進(jìn)行介紹。 2. 回顧材料特性、靜態(tài)和動態(tài)載荷分析，包括梁、振動和沖擊載荷。 3. 回顧應(yīng)力的基本規(guī)律和失效分析。 4. 介紹靜態(tài)失效理論和靜態(tài)載荷下機(jī)械斷裂分析。 5. 介紹疲勞失效理論并強(qiáng)調(diào)在壓力條件下接近高循環(huán)的疲勞設(shè)計，這 通常用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計中。 6. 深入探討機(jī)械磨損機(jī)理、表面接觸應(yīng)力和表面疲勞現(xiàn)象。 7. 使用疲勞分析技術(shù)校核軸的設(shè)計。 8. 討論潤滑油膜與滾動軸承的理論和應(yīng)用。 9. 深入介紹直齒圓柱齒輪的動力學(xué)、設(shè)計和應(yīng)力分析，并簡單介紹斜 齒輪、錐齒輪和渦輪有關(guān)方面的問題。 10. 討論彈簧設(shè)計、螺桿等緊固件的設(shè)計，包括傳動螺桿和預(yù)緊固件。 11. 介紹盤式和鼓式離合器以及制動器的設(shè)計和技術(shù)說明。 機(jī)械設(shè)計 一臺完整機(jī)器的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。機(jī)械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。 設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機(jī)械制圖、運動學(xué)、工程材料、 材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。 任何產(chǎn)品在設(shè)計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構(gòu)成材料。許多的材料 5 被今天的設(shè)計師所使用。對產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本 作出必要的選擇是十分重要的。對材料的特性必須事先作出仔細(xì)的評估。 仔細(xì)精確的計算是必要的，以確保設(shè)計的有效性。在任何失敗的情況下， 最好知道在最初設(shè)計中有有缺陷的部件。計算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。 一個小數(shù)點的位置放錯，就可以導(dǎo)致一個本可以完成的項目失敗。設(shè)計工作的 各個方面都應(yīng)該檢查和復(fù)查。 計算機(jī)是一種工具，它能夠幫助機(jī)械設(shè)計師減輕繁瑣的計算，并對現(xiàn)有數(shù) 據(jù)提供進(jìn)一步的分析?；酉到y(tǒng)基于計算機(jī)的能力，已經(jīng)使計算機(jī)輔助設(shè)計 （CAD）和計算機(jī)輔助制造（CAM）成為了可能。心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗?適應(yīng)他們所操作的機(jī)器。設(shè)計人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來適應(yīng)人們。這并 不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操 作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進(jìn) 行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進(jìn)行交流和 磋商，并得到批準(zhǔn)。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進(jìn)行的。 如前所訴，機(jī)械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn) 和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能 產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識到在一個特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計之前，必須先確定人 們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計看成是機(jī)械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、系 統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些 數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所 需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運算。例如，即使將一 個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。 一個好的設(shè)計人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險，當(dāng) 新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，要求屏棄許多陳 舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的 事。一位機(jī)械設(shè)計師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該 認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。 6 新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預(yù)料的問題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問題 被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的 同時，也伴隨著較高的風(fēng)險。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的 方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。 外文原文 Mechanical Design Abstract: A machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, transmits. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines. The term “mechanical design“ is used in a broader sense than “machine design“ to include their design. the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which req