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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 箱體零件的機(jī)械加工工藝及專用夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者： 陳成
學(xué)號(hào)： 2110011210
指導(dǎo)老師： 張?jiān)虑?
課設(shè)時(shí)間： 2014年5月
一、課程設(shè)計(jì)的目的
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了《機(jī)械制造工藝》課程，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一個(gè)重要教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。它要求學(xué)生綜合應(yīng)用本課程及有關(guān)先修課程（工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬切削機(jī)床、金屬切削原理與刀具等）的理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，是一次綜合訓(xùn)練。通過(guò)本次機(jī)械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)達(dá)到以下目的：
1.能熟練運(yùn)用“機(jī)械制造工藝學(xué)”課程中的基本理論以及生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確制定一個(gè)中等復(fù)雜零件的工藝規(guī)程。
2.能根據(jù)被加工零件的工藝規(guī)程，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，設(shè)計(jì)一套專用夾具。
3.培養(yǎng)熟悉并快速高效運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力。
4.進(jìn)一步培養(yǎng)了識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件的基本技能。
二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求
1. 根據(jù)給定的零件繪制零件圖：
“角形軸承箱”零件圖 1張
2. 編制給定的零件機(jī)械加工工藝規(guī)程：
“角形軸承箱”機(jī)械加工工藝規(guī)程 1套
3. 設(shè)計(jì)零件某一道工序的機(jī)床夾具裝配圖：
“角形軸承箱”銑槽的專用夾具的裝配圖 1套
4. 設(shè)計(jì)夾具中主要非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
夾具底座 1張
5．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
“角形軸承箱”零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份
三、零件分析
（一）分析零件的作用
1．固定軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)
2．讓軸承保持潤(rùn)滑狀態(tài)
（二）零件的工藝分析
該零件是箱體類零件，形狀不規(guī)則，加工面大，尺寸精度、形位精度、表面精度要求均較高，零件的主要技術(shù)要求分析如下：（參閱附圖零件圖- ）
1.孔徑為φ180H7的孔, 在φ180孔處倒角2×45°，表面粗糙度為1.6。
2.角形軸承箱的兩大端面,表面粗糙度為6.3,保證兩大端面之間的距離為100hhhh11。
3.角形軸承箱兩垂直面，表面粗糙度為12.5,保證端面到孔中心距離為148mm。
4.角形軸承箱的兩個(gè)槽，表面粗糙度為6.3, 垂直度為0.12,并保證槽底面到孔中心距離為140h11，槽寬為50H11,并保證槽兩個(gè)側(cè)面的粗糙度為6.3。
5.角形軸承箱兩端面上的6個(gè)孔的表面粗糙度為12.5,六個(gè)小孔均勻分布在φ220mm的圓周上，孔徑為φ130+0。4mm。
6.角形軸承箱兩槽上的兩個(gè)大孔，表面粗糙度為12.5，兩孔的中心線到槽底面的距離為310 mm，孔徑為φ25mm。
7．角形軸承箱的兩個(gè)小面的表面粗糙度為12.5，保證其到角形軸承箱垂直面的距離為58mm，并保證小面的水平距離為75mm。
圖1 角型軸承箱零件圖
圖2 角型軸承箱三維圖
對(duì)于題目要求的形位精度,在加工中保證方法如下:
a.內(nèi)孔有0.008的圓度要求,由于在加工內(nèi)孔時(shí)以平面定位,故加工平面用的定位元件如非標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷,非標(biāo)準(zhǔn)底板等精度要求應(yīng)達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn).同時(shí)對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行粗鏜—半精鏜—精鏜,即可以保證圓度.
b.六個(gè)小孔具有較高的位置要求，為保證它與大孔的同軸度,采用分度盤在一個(gè)工序內(nèi)完成，避免重復(fù)加工可能引起的位置誤差.
c.兩相互垂直的槽由于其有垂直度和平行度和同軸度的要求，所以采用互為基準(zhǔn)原則反復(fù)加工，且采用一面兩孔和一面一孔一支承釘?shù)亩ㄎ环椒?，保證其精度和粗糙度要求；至于兩槽中的孔，也采用一面兩孔的定位方法保證其精度。
四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
由于毛坯零件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以采用砂型鑄造。工件的材料為HT200，毛坯的尺寸精度要求為IT11～12級(jí)。
（二）基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)零件的圖紙及零件的使用情況分析，知Φ180H7孔,槽寬等均應(yīng)通過(guò)正確的定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以準(zhǔn)確的分析。
在粗加工時(shí),按照粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用原則,在加工一個(gè)端面后以其為基準(zhǔn)加工它的相對(duì)端面,之后再以已加工端面為精基準(zhǔn)加工另一端面,即可達(dá)到加工精度要求。
在選擇精基準(zhǔn)時(shí),以半精銑過(guò)的端面為統(tǒng)一基準(zhǔn)加工孔,繼而用端面及孔加工6個(gè)直徑為13的小孔，然后以一面兩孔為定位基準(zhǔn)加工大小端面以及槽上的孔。由于槽有較高的平行度，垂直度要求，又采用了互為基準(zhǔn)原則，交互加工兩槽。
（三）工藝路線的擬定
1、制定機(jī)械加工工藝路線
為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。
由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) ，所以采用通用機(jī)床配以專用的夾具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。
工藝路線方案
1．砂型鑄造
2．人工時(shí)效熱處理
3．銑兩端面 （臥式升降臺(tái)銑床，圓柱形銑刀， 互為基準(zhǔn)定位）
4．鏜mm的孔及倒角 （臥式鏜床，專用夾具，機(jī)夾單刃鏜刀，端面及外圓定位）
5．鉆Φ13mm孔 （搖臂鉆床，麻花鉆，以中心大孔、兩端面、兩大平面定位）
6．銑大平面 （立式升降臺(tái)銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位）
7．銑兩槽 （立式升降臺(tái)銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位，互為基準(zhǔn)定位）
8．銑小平面 （立式升降臺(tái)銑床，鉤形壓板，立銑刀，一面兩孔定位）
9．鉆2-Φ25mm孔 （立式鉆床，專用夾具，麻花鉆，一面兩孔定位）
10．鉗工去毛刺
11．終檢
此方案是先加工端面，mm孔和6個(gè)mm孔，然后以一面兩孔為基準(zhǔn)加工后面的工序,故基準(zhǔn)是重合的。
2.工藝路線及具體的工序
詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)工藝路線卡和工藝卡片。
3.刀具、量具的選擇
見(jiàn)工藝卡片。
五、專用夾具的設(shè)計(jì)
工序25——鉆6-Φ13mm孔夾具設(shè)計(jì)
零件的加工要求為：孔的基本公差上偏差0.4下偏差0，位置度公差為0.6，需滿足最大實(shí)體尺寸要求，粗糙度為12.5。
（一）專用夾具設(shè)計(jì)的基本要求
1.保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的定位誤差計(jì)算與分析，確保所設(shè)計(jì)夾具滿足加工精度要求。
2.提高生產(chǎn)率，降低成本
夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)批量大小選用各種快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。另外考慮到經(jīng)濟(jì)型要求，設(shè)計(jì)夾具時(shí)夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，并盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件。
3．具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修。
4.實(shí)用性好
夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，且便于切屑的清理、排除。
（二）定位方案及定位夾緊元件選擇和設(shè)計(jì)
1.定位方案的選擇
根據(jù)工序加工要求，工件在夾具中的定位方案如下：
以底面為主要定位基準(zhǔn)，限制3個(gè)自由度（繞X，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)、 Z方向的移動(dòng)），φ180mm孔處的定位銷限制2個(gè)自由度（X，Y方向移動(dòng)），左邊的支承釘限制一個(gè)自由度（繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)）。
按照基準(zhǔn)重合以及精基準(zhǔn)的原則，X,Z方向用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，有利于保證加工精度。
圖3 夾具總裝圖主視圖（部分）
２.定位元件設(shè)計(jì)
本工序采用底面和定位銷、支撐釘作為主要定位元件。如夾具總裝圖所示這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
夾緊力的計(jì)算：因采用的是手動(dòng)夾具故夾緊力無(wú)須計(jì)算。
3.確定導(dǎo)向裝置
本工序所鉆6個(gè)孔有一定的精度要求，一次裝夾要完成6個(gè)孔的加工，采用固定鉆套；有考慮到要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能保證精度，因此采用固定式鉆模板，鉆模板與夾具體需用銷定位、螺釘或螺栓緊固。
圖4 鉆模板及鉆套裝配方案（主視圖）
4.夾緊裝置的選擇及設(shè)計(jì)
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定?！?
夾緊力作用點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循的規(guī)則：
a． 為了使定位穩(wěn)定，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)該落在主要的定位支承面上，活絡(luò)在主要的定位支承面上的支承點(diǎn)所圍成的面積內(nèi)。
b． 夾緊力應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上，不應(yīng)該使工件產(chǎn)生夾緊變形或使工件產(chǎn)生翻磚力矩；
c． 為了防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近被加工表面；
d． 夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目，應(yīng)盡量在工件的整個(gè)接觸面上分布均勻，以減小夾緊變形。
圖5 夾具總裝圖俯視圖（部分）
如圖5所示，該夾具是用2塊鉤形壓板夾緊，在裝夾過(guò)程中方便簡(jiǎn)單，節(jié)約了大量的裝夾時(shí)間，操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在夾緊過(guò)程中也不會(huì)使工件產(chǎn)生變形，能保證加工過(guò)程中加工件位置的確定。
5.夾具體毛坯制造方法的選擇?
綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點(diǎn)等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；
??? 夾具體的外形尺寸：在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機(jī)構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。
6. 確定分度裝置
由于需要加工6個(gè)沿圓周均勻分布的孔，因此需要分度裝置分度，該夾具采用通用分度裝置與夾具體連接、分度。
圖6 分度裝置剖視圖
六、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)與感想
縱觀我們以前學(xué)過(guò)的課程：工程圖學(xué)教會(huì)我們?nèi)绾巫R(shí)圖，理論力學(xué)和材料力學(xué)教會(huì)我們?nèi)绾畏治龉ぜ牧W(xué)性能，機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)教會(huì)我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)出機(jī)械來(lái)，現(xiàn)代加工技術(shù)教會(huì)我們多種加工方式，互換性教會(huì)我們?nèi)绾螜z驗(yàn)工件，剩下來(lái)沒(méi)解決的問(wèn)題就是如何把它加工出來(lái)了，而工藝就是這樣的一門課程。
一學(xué)期下來(lái)，我收獲頗多，真實(shí)體會(huì)了一下零件加工全過(guò)程。
從選擇毛柸到制定工藝路線，再到專用夾具的設(shè)計(jì)，需要查詢很多書(shū)和手冊(cè)，有關(guān)于材料的，關(guān)于互換性的，關(guān)于各種零件的，關(guān)于機(jī)床和刀具的，還要考慮零件的力學(xué)性能等，深刻體會(huì)到了工藝是一門復(fù)合性的學(xué)科，其中包含了很多方面的知識(shí)。在這個(gè)過(guò)程中，我收獲了許多。
1. 提升了分析、解決問(wèn)題的能力。在開(kāi)始構(gòu)思的時(shí)候以為這種方案沒(méi)問(wèn)題了，可到真正把它畫(huà)在圖紙上的時(shí)候才會(huì)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，這時(shí)候你就得想怎么辦，怎么改進(jìn)才能在保證要求的前提下盡可能弄得好一些。在這樣的一邊做一邊改中收獲了幾許經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了解決問(wèn)題的能力。
2. 對(duì)理論知識(shí)起到了加深鞏固的作用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們翻閱了許多書(shū)籍，對(duì)材料如何選擇，工藝路線如何制定及常用的定位夾緊方案和元件等都有了個(gè)了解，對(duì)于課堂內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。
3. 熟練掌握常用工程繪圖軟件的使用。AutoCAD是我們最常接觸的一款繪制工程圖的軟件，也是一款比較傳統(tǒng)的繪圖方式。如今市面上三維繪圖軟件眾多，繪制三維圖時(shí)比較直觀，而且智能性比AutoCAD要高，常見(jiàn)的如CATIA，UG，Pro/E，Solidworks等等都可以先繪制三維圖后生成工程圖，但往往需要自己再改動(dòng)。 現(xiàn)在三維繪圖軟件正逐漸成為工程制圖的主流
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，也認(rèn)識(shí)到了機(jī)械的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開(kāi)端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)和總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜合性作業(yè)，從老師的角度來(lái)說(shuō)，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。
畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的感覺(jué)很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還很多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真正學(xué)會(huì)了。
在此要感謝我們的指導(dǎo)老師穆璽清老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
4.
七、參考文獻(xiàn)
[1] 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 陳蔚芳、梁睿君主編 南京航天航空大學(xué)
[2] 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》陳蔚芳，梁睿君，葉文華，繆薇
[3] 《機(jī)械制造工藝與裝配》 葉文華、陳蔚芳、馬萬(wàn)太主編 南京航天航空大學(xué)
[4] 《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)》 劉品、李哲主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
[5] 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 東北重型機(jī)械學(xué)院等編 上海科技技術(shù)出版社
[6] 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng)主編 機(jī)械工業(yè)出版社