1、目 录1 引言 .111 机械制造的发展趋势 .112 加工中心的应用 .213 气动技术的应用和发展趋势 .32 生产纲领 .42.1 计算生产纲领决定生产类型 .42.2 计算生产节拍 .53 零件的分析 .63.1 零件的作用 .63.2 零件的工艺分析 .64 工艺规程设计 .84.1 确定毛坯的制造形式 .84.2 基面的选择 .94.3 制订工艺路线 .114.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .124.5 确定切削用量及基本工时 .135 夹具的设计 .475.1 问题的提出 .475.2 夹具设计 .47结束语 .51致谢 .52参考文献 .53表 1.541 引言机
2、械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的
3、前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。本次设计是根据林海集团生产的要求，设计 2P85F 上箱体工序卡及第一道工序的夹具。所用机床主要是加工中心等，型号是 VF-0。本次设计要求是单班制年产 2 万台；夹具设计须定位准确，夹紧可靠。以及节约劳动力，节约生产成本，提高生产的效率。但由于本人的水平有限，结合生产实际应用设备的能力有限，故没有能够做到很详细的设计，而且还有许多地方有待改进，请老师给以指导和批评。11 机械制造的发展趋势在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经济各部门的生产水
4、平和经济效益在很大程度上取决于机械制造业所提供的装备的技术性能、质量和可靠性。因而各发达国家都把发展机械制造业放在突出的位置。创新是一个国家，一个民族的灵魂。那么它同时也是一个行业发展的源泉。对于像机械制造业这样具有悠久的历史的行业来说，创新是特别需要的。在新的世纪中，科学技术必将以更快的速度发展，各学科的融合将更为紧密。这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。机械制造业将出现一个美好的未来。在新的世纪中，它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化。柔性化使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要灵捷化使生产推向市场准备时间缩为最
5、短，使机械制造厂的机制能灵活转向。智能化柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。智能化制造将会显著减少制造过程物耗、能耗，显著地提升传统制造产业的水平，故探索智能化制造将是可持续发展的重要模式。信息化机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21 世纪机械制造业的重要性
6、表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要大家进一步的努力。12 加工中心的应用社会生产与科学技术的迅速发展使机械产品日趋精密、复杂而且改型频繁。这不仅对机床设备的生产提出了提高精度与效率的要求，也提出了增加通用性与灵活性的要求。随着微电子技术自动信息处理数据处理以及电子计算机技术的发展，给自动化技术带来了新的理念，推动了机械制造自动化的发展。由此，数控机床根据需要而产生，后来
7、加工中心的出现。加工中心在加工中有以下几方面的优点：（1）提高加工精度，产品质量稳定（2）提高生产效率（3）提高了加工零件的适应性、灵活性（4）减轻工人劳动强度（5）提高生产管理水平加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将一直运行到程序结束。加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。13 气动技术的应用和发展趋势气动技术，全称气压传动与控制技术，是
8、生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、安全长寿、低成本、易维护、防过载等优点，在工业部门的许多领域中，正得到越来越广泛的应用。气动技术在控制传动技术方面有着最为广泛的应用。由于气动传动装置的传统优势：如功率密度高、动力高且价格经济等，在许多场合起着决定性作用。例如，在数控机床中，由于易实现高频率换向、可大范围调速、节省空间体积、简化机床结构等特点，气动技术主要应用于以下装置中：（1） 机床部件的移动。主要用于进给运动传动，如主轴、工作台的移动等。（2） 数控机床中的辅助装置中。如固定循环、自动换刀、工作台的夹紧松开、自动门的开合、吹气、工件夹紧、工件的自动上下料、搬送堆放等处，
9、可以缩短加工辅助时间，减轻工人劳动强度，充分发挥数控设备的高效性能。（3） 自动吹屑。如工件、交换工作台、工具定位面等处。（4） 运动部件的平衡。如主轴箱的重力平衡、机械手、刀库的平衡装置等。（5） 检测功能。如工件位置的确认、刀具缺损的确认等。随着 IT 工艺通信技术传感技术的不断发展，以及新技术新产品新工艺新材料等在工业界的应用，气动技术作为主机配套的重要基础件也发生了革命性的变化，主要体现在标准化、模块化、集成化系统化、智能化、状态监测可诊断等方面。未来，气动技术还将不断进步，比如，面对总线断路通信错误循环时间错误及程序停止等一些故障的诊断，还将会进一步在阀岛技术中得以体现。预计，随着芯
10、片的大量生产成本降低之后，将来以太网和微芯片在分散装置中的应用越来越普通，以太网将成为工业自动化领域的传递载体，他的一端与计算机控制器相接，另一端接到智能原件。几千里之外，完全可实现设备的遥控、诊断和调整。2 生产纲领2.1 计算生产纲领决定生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 （计划期常为一年，所以生产纲领也称年产量。 ）如附图所示的 2P85F 上箱体的壳体，(江苏林海动力机械集团)则该产品年产量为 2 万台,设备品率为 17%机械加工废品率为 0.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程。技术要求；(1) 铸件尺寸公差按 GB6414-1999CT 要求；(2) 未
11、注铸造圆角 R12,拔模斜度 130,未注倒角 1 45 ,未注壁厚 2；(3) 铸件技术条件 JB2702-80-II-Y2 要求；(4) 在(3040) 104Pa 压力下作水压试验 1min,不得漏水和浸润；(5) 表面喷丸处理；(6) 硬度HB80,试样抗拉强度 MPa；270b(7) 压铸件材料为 ADC12；(8) 带*标记的螺孔及底孔根据配套要求加工。生产纲领 N%)+1(=baQn=20000 (1+17%+0.5%)=23500 件/年年产量为 23500(件/年)，现通过计算, 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺
12、设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表 1 是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产类型，这三种类型有着各自的工艺特点。表 1 生产组织管理类型的划分零件年生产类型（件/年）生产类型重型机械 中型机械 轻型机械单件生产 5 20 100小批生产 5100 20200 100500中批生产 1
13、00300 200500 5005000大批生产 3001000 5005000 500030000大量生产 1000 5000 50000所以综上所述，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为大批量生产 1。2.2 计算生产节拍生产节拍=22 天 12 8 小时 60 分 单班 75%/生产纲领=22 12 8 60 1 75%/20000=4.75 分钟3 零件的分析3.1 零件的作用箱体是各类机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命
14、 2。题目所给定的箱体是2P85F 汽油机的上箱体，2P85F 汽油机主要可用于家用或半专业草坪修剪机配套，还可用于旋耕机、高压泵、扫雪机、发电机等机械配套，配套范围广阔，其中以草坪修剪机、旋耕机配套量最为广阔。上箱是其上面的重要零件，其主要作用是与上箱体配合使用达到应有作用 3。3.2 零件的工艺分析零件图中规定了一系列技术要求：（查表 1.4-28机械制造工艺设计简明手册 ），即 2P85F 上箱体主要有六组加工面，它们之间有一定的要求。现分析如下：(1) 以曲轴孔41 mm 为中心的加工表面03.5这组加工表面包括：箱体结合面、41 mm 曲轴孔、凸轮轴孔03.520 mm、M8 底孔6
15、.7mm 以及两个12 mm 的销孔。其中，主要加工表面为025. 18.0箱体结合面、两个销孔、M8 底孔6.7mm 和轴承孔。(2) 以油封孔45 mm 为中心的加工表面039.这组加工表面包括：45 mm 的油封孔、点火器搭子端面、油封孔口倒角以.0及螺孔。其中，主要加工45 mm 的油封孔。39.(3) 加工呼吸器面这组加工表面包括：摆杆孔7、摆杆油封孔12 mm 以及螺孔。027.(4) 加工 1#缸体面这组加工表面包括：销孔12 mm、挺柱孔8 mm、镗 1#缸体85 mm018.035. 03.5以及螺孔。(5) 加工 2#缸体面这组加工表面包括：销孔12 mm、挺柱孔8 mm、
16、镗 1#缸体018.035.85 mm 以及螺孔。03.5(6) 其它一些加工面这组加工表面包括：呼吸器通孔10、钻机油尺寸座19.8、钻油封孔内斜孔4以及螺孔。 这六组加工表面之间有一定的要求，主要是：(1) 结合面必须位于距离为公差值 0.05mm 的两平行平面内；(2) 销孔必须位于相对于基准 B（结合面） 、A（轴承孔）所确定的理想位置为中心，直径为公差值 0.05mm 的范围内。(3) 保证轴承孔端面距箱体结合面 (1240.1)mm；(4) 保证两缸体孔中心距箱体结合面尺寸 83.50.07 mm 和 63.50.07mm；由以上分析可知，对于这六组加工表面而言，可以先加工箱体结合
17、面及两销孔，以作为精基准，最终以结合面和两销孔（即一面两销）定位加工出其余需要加工的部分，保证它们之间的精度要求 4。4 工艺规程设计对于机器中的某一零件，可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将这工艺规程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程 5。工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术进步和企业发展，定期修改完善 3。(1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备） 。在产品投入生
18、产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。(2) 机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3) 新建或扩建车间（或工段） ，其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等 6。4.1 确定毛坯的制造形式铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题，铸件结构设计时，必须充分考虑适应合金的铸造性能。否则缩孔，缩松，裂纹，冷隔，浇不足、气孔等多种铸造缺陷，会造成铸
19、件很高的废品率 7。零件材料为 ADC12 铝合金。其为压铸铝合金。压铸铝合金特点：几种压铸合金的一些差异。目前的压铸合金一般主要是三种：锌合金，铝合金，镁铝合金。价格比较：同等重量的锌合金最便宜，铝合金其次，而镁铝合金的价格要比前两种材料高出很多，而且目前国内好像没有什么好的镁铝合金原料供应商（主要是成分指数不达标） ，绝大多数依赖进口。实际上由于锌合金的密度较大，同体积的锌合金和铝合金价格差不太多。 材料特性：实际应用中三种材料的收缩率基本差不多 0.50.6%。但是三种材料与铁的粘着度相差较大，这点对压铸模具的设计制造比较重要。 n: S5 M-锌合金的黏着度最小，因此拔模斜度的选择范围
20、比较宽裕，正常单边 0.5 度就足够了。 铝合金较大，同样的结构拔模斜度单边 1 度。镁铝合金略小于铝合金，但是由于应用范围的不同，无法做比较，一般跟铝合金差不多。黏着度的差异同时影响着模具的寿命。4.2 基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，否则，加工工艺规程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行 8。4.2.1 基准的概念及其分类基准是指确定零件上某些点，线，面位置时所依据的那些点、线、面，或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面 9。按其作用的不同，基准可分
21、为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指零件设计图上用来确定其他点，线，面位置关系所采用的基准。工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同，又可分为工序基准，定位基准，测量基准和装配基准四种。(1) 工序基准 在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。(2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。(3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准(4) 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。4.2.2 基准问题的分析分析基准时，必须注意以
22、下几点：(1) 基准是制订工艺的依据，必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素，如平面，圆柱面等时，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是中心要素，如圆心，球心，对称轴线等时，则无法触及，然而它们却也是客观存在的。(2) 当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表面称为基面。如轴的定位则可以外圆柱面为定位基面，这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。(3) 作为基准，可以是没有面积的点，线以及面积极小的面。但是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。(4) 不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是如此。4.2.3 定位基准的选择
23、选择定位基准时应符合两点要求：(1) 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合设计要求；(2) 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受打打切削力，保证定位稳定可靠。定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时，通常是保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准 10。(1) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠，以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时，
