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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目：連接支架工藝及夾具設(shè)計
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 號： 2010962919
姓 名： 李 滔
指導(dǎo)教師： 吳 繼 春
完成日期： 2014年5月20日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
論文（設(shè)計）題目： 連接支架工藝及夾具設(shè)計
學(xué)號： 2010962919 姓名： 李滔 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師： 吳繼春老師 系主任： 劉柏希老師
一、主要內(nèi)容及基本要求
主要內(nèi)容：了解機械制造和機械加工工藝及夾具的發(fā)展，進行詳細的連接支架工藝性分析，明確連接支架的工藝規(guī)程設(shè)計，進行夾具的設(shè)計與分析。
基本要求：在滿足經(jīng)濟性與實用性的前提下完成連接支架的工藝規(guī)程，選用合適的夾具對零件進行定位。
二、重點研究的問題
連接支架的工藝規(guī)程;
夾具的設(shè)計與分析。
三、進度安排
序號
各階段完成的內(nèi)容
完成時間
1
熟悉課題、調(diào)研、收集資料、撰寫開題報告
第1-2周
2
方案設(shè)計
第3-5周
3
總體設(shè)計、設(shè)計計算
第6-7周
4
繪裝配圖及主要零件圖
第8-10周
5
撰寫說明書、翻譯資料、準備答辯
第11-13周
6
7
8
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
[1] 王光斗，王春福.機床夾具設(shè)計手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000 .
[2] 孟少農(nóng)主編. 機械加工工藝手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1992.
[3] 趙如福主編.機械加工工藝人員手冊（第三版）[M] .上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社 ,1990
[4] 王啟平主編. 機床夾具設(shè)計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ，1996.
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[6] 王先逵．機械制造工藝學(xué)（ 第 2 版）［M ］．北京：機械工業(yè)出版社,2006 .
[7] 陸建中，孫家寧．金屬切削原理與刀具（第 5 版）［M］．北京:機械工業(yè)出版社,2011.
[8] 劉晉春，白基成，郭永豐．特種加工（第五版）［M ］．北京: 機械工業(yè)出版社,2008．
[9] 李益民．機械制造工藝設(shè)計簡明手冊［M ］. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1994.
[10]徐學(xué)林．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（第 2 版）M ］．長沙:湖南大學(xué)出版社,2009.
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[15] 陳國新，雷先明.對我國機械工藝的幾點討論[J].湖南 邵陽:邵陽高等?？茖W(xué)校機械工程系, 2001.
[16] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. 中華人民共和國國家標準技術(shù)制圖[S].北京：1999.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表
學(xué)號 2010962919 姓名 李滔 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：連接支架工藝及夾具設(shè)計
評價項目
評 價 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運用知識的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；
4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。
論文
（設(shè)計）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評
價
本設(shè)計選題綜合性較強，符合機械專業(yè)培養(yǎng)目標和要求；題目難度適中，與工業(yè)生產(chǎn)實際結(jié)合緊密。該生具有較強的查閱文獻和綜合歸納資料的能力，綜合應(yīng)用本科所學(xué)知識能力較強；計算機應(yīng)用能力較好，英文水平及應(yīng)用不錯。
論文立論正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計與計算科學(xué)，技術(shù)用語準確，圖紙完備，引文規(guī)范。論文文字通順，該設(shè)計具有一定的實際應(yīng)用價值。同意參加答辯。
評閱人：
2014年 月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見
學(xué)號： 2010962919 姓名： 李滔 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 47 頁 圖 表 18 張
論文（設(shè)計）題目： 連接支架工藝及夾具設(shè)計
內(nèi)容提要：
從1949 年以來，我國機械制造業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中具有相當(dāng)規(guī)模
、產(chǎn)品門類比較齊全和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有很大的發(fā)
但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著較大的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)
品質(zhì)量不夠高，機械加工設(shè)備科技含量不夠高，加工工藝過程不合理，夾具和先進設(shè)備
的配合應(yīng)用也比較少，造成加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不能達到國際高水
的要求。
現(xiàn)在，德國、日本等制造水平最先進發(fā)達國家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為，
活躍的領(lǐng)域和國際間科技競爭的主戰(zhàn)場，制定了一系列振興計劃、建立世界級制造技術(shù)
中心，紛紛把先進制造技術(shù)列為國家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。我國在近幾年也迅速崛
起，更加視制造技術(shù)的發(fā)展。
機械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展發(fā)展迅猛。機械加工工藝以各個工廠的
具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。現(xiàn)在國際先進的機械加工工藝及夾具設(shè)
計已突破已往死板模式，隨著情況的不同具有更加合理的工藝過程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大
大提高。這篇論文在經(jīng)濟性與實用性的前提下，詳細指出了連接支架的工藝規(guī)程，與相
應(yīng)的夾具設(shè)計與分析，還對機械制造和機械加工工藝及夾具的現(xiàn)狀提出了意見看法及對
未來的展望。
指導(dǎo)教師評語
李滔同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計題目為連接支架工藝及夾具設(shè)計，設(shè)計原理基本正確，結(jié)構(gòu)設(shè)計基本合理。但完成圖紙質(zhì)量較好，所完成的畢業(yè)設(shè)計說明書條理清楚,設(shè)計基本正確，文字基本流暢。整個畢業(yè)設(shè)計工作量飽滿。
同意其參加答辯，建議成績評定為良好。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡要情況及評語
答辯小組組長：
年 月 日
答辯委員會意見
答辯委員會主任：
年 月 日
目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………1
第1章 緒論……………………………………………………………………3
1.1 簡介………………………………………………………………………………… 3
1.2 機械制造和機械加工工藝及夾具的發(fā)展………………………………………… 3
第2章 零件圖分析……………………………………………………………5
2.1 零件材料分析……………………………………………………………………… 5
2.2 零件工藝性分析…………………………………………………………………… 6
2.2.1 外圓 ………………………………………………………………………… 7
2.2.2 內(nèi)孔 ………………………………………………………………………… 7
2.2.3 其他重要加工部分 ………………………………………………………… 8
2.2.4 倒角等 ……………………………………………………………………… 9
2.3 零件總體分析……………………………………………………………………… 9
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………………10
3.1 設(shè)計要求……………………………………………………………………………11
3.2 工藝順序的安排……………………………………………………………………11
3.3 加工計劃……………………………………………………………………………13
3.4 主要加工部分余量計算……………………………………………………………14
3.5 基準的選擇…………………………………………………………………………17
3.5.1 設(shè)計基準…………………………………………………………………… 17
3.5.2 定位基準的選擇…………………………………………………………… 17
3.5.2.1 粗基準的選擇……………………………………………………… 17
3.5.2.2 精基準的選擇……………………………………………………… 17
第4章 夾具設(shè)計與分析………………………………………………………19
4.1 現(xiàn)代機床夾具設(shè)計的要求…………………………………………………………19
4.2 連接支架工藝中對夾具的要求………………………………………………… 19
4.3 工藝中典型專用夾具設(shè)計分析………………………………………………… 20
4.3.1 60號工序磨工夾具……………………………………………………… 20
4.3.1.1 定位要求……………………………………………………………20
4.3.1.2 定位元件的設(shè)計……………………………………………………21
4.3.1.3 夾緊元件的設(shè)計……………………………………………………21
4.3. 1.4 定位誤差分析………………………………………………… …21
4.3 .2 90 號工序數(shù)控夾具………………………………………………………22
4.3. 2.1 定位要求………………………………………………………… 22
4.3. 2.2 定位元件的設(shè)計……………………………………………………23
4.3. 2.3 夾緊元件的設(shè)計………………………………………………… 23
4.3. 2.4 定位誤差分析…………………………………………………… 23
4.3 .3 110 /12 0 號工序數(shù)控銑工 /電火花夾具…………………………… 23
4.3. 3.1 定位要求……………………………………………………………24
4.3. 3.2 定位元件的設(shè)計……………………………………………………24
4.3. 3.3 夾緊元件的設(shè)計……………………………………………………25
4.3. 3.4 定位誤差分析………………………………………………………25
結(jié)論………………………………………………………………………… 26
參考文獻………………………………………………………………………28致謝………………………………………………………………………… 29
附錄……………………………………………………………………………30
外文文獻……………………………………………………………………………… 30
中文翻譯…………………………………………………………………………………………… 40
摘 要
簡要回顧國內(nèi)外機械工藝和夾具發(fā)展歷程， 討論國內(nèi)外機械制造和工藝水平的人差異，展望現(xiàn)在全球機械工藝和夾具的發(fā)展 趨勢。分析零件“連接支架”的機械加工工藝性和一些重要加工面的加工要求， 對該零件進行工藝規(guī)程方面設(shè)計和制訂，包括基準的選擇，工件加工工藝順序的安排， 工藝尺寸鏈的計算，加工余量的計算和一些其它加工參數(shù)的確定。 針對工藝規(guī)程的相關(guān)工序設(shè)計專用夾具，由夾具的定位方式來確定夾緊元件和定位元件， 對夾具的定位誤差來進行分析。介紹同學(xué)們在畢業(yè)設(shè)計中經(jīng)歷的過程和遇到的困難，闡述在“ 連接支架”的機械工藝和相關(guān)夾具設(shè)計中我們所學(xué)到的知識和提升的能力。 重點為對零件“ 連接 支架”工藝規(guī)程及其相關(guān)的夾具的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：機械加工工藝，夾具，機械制造
ABSTRACT
A brief review of the mechanical process and fixture development both at home and abroad, discussed the domestic and foreign machinery manufacture and process level difference, looking now global development trend of the mechanical process and fixture. Analysis of the parts "bracket" mechanical processing and some important machining surface processing requirements, to design and develop the parts for process planning, including the selection of reference, the arrangement of the workpiece processing order, the calculation of process dimension chain, the calculation of machining allowance and the determination of some other processing parameters. In view of the special fixture related process design procedure, by positioning way to determine the clamping fixture components and positioning components, for the fixture positioning error for analysis. Introduce the students experience in the graduation design process and the difficulty, in the mechanical process of "bracket" and related the knowledge we have learned in the design of fixture and the ability to improve. The key for the parts "bracket" process and related rules of fixture design.
Keywords: mechanical processing, fixture, machinery manufacturing
47
第 1 章 緒論
1.1 簡介
機械加工工藝及相關(guān)夾具設(shè)計方面是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)個課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練。從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)，既可很好地考查我們大學(xué)四年對所學(xué)知識的掌握情況，又可讓我們在畢業(yè)設(shè)計中將所學(xué)知識用到實踐中使我們學(xué)的更深更多。
機械制造產(chǎn)品加工工藝包括零件的加工和裝配，它的指導(dǎo)思想是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下達到經(jīng)型（包括經(jīng)濟效益和理論）和高生產(chǎn)率 [1] 。其研究的重點為工藝過程，同時也包括零件加工工藝過程和裝配工藝過程工藝是使各種原材料、半成品成為產(chǎn)品的方法和過程。各種機械的制造方法和過程的總稱為機械制造工藝。它是實際生產(chǎn)中最活躍的因素，它是構(gòu)思和想法，同時又是實在的手段和方法，并落實在由刀具、夾具、機床、工件所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中，所以它包含和涉及的范圍非常廣，需要多門相關(guān)學(xué)科知識的支持，同時工藝又和實際生產(chǎn)聯(lián)系密切。而夾具是機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。因此，夾具的設(shè)計是機械加工工藝中必不可少的一部分。
在國民經(jīng)濟的各條戰(zhàn)線上廣泛的使用著大量的機械、機床、工具、儀器、儀表等方面工藝裝備。這些工藝裝備的制造過程總稱為機械制造，生產(chǎn)這些工藝裝備的工業(yè)即是機械制造業(yè)。機械 制造業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工的技術(shù)，研究其工藝 ，并設(shè)計和制造各種工藝裝備。
1.2 機械制造和機械加工工藝及夾具的發(fā)展
從 1949 年以來，我們國家的機械制造業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中具有相當(dāng)規(guī)模、產(chǎn)品門類比較齊全和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有 很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著較大的差距 ，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質(zhì)量不夠高，機械加工設(shè)備科技含量不夠高 ，加工工藝過程不合理，夾具和先進設(shè)備的配合應(yīng)用也比較少，造成加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品也不能達到國際高水平要求。
現(xiàn)在，德國、日本 韓國等制造水平最先進發(fā)達國家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為活躍的領(lǐng)域和國際間科技競爭的主戰(zhàn)場，制定了一系列振興計劃、建立世界級制造技術(shù)中心，紛紛把先進制造技術(shù)列為國家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。我國在近幾年也迅速崛起，更加視制造技術(shù)的發(fā)展。
機械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展發(fā)展迅猛。機械加工工藝以各個工廠的具
體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。現(xiàn)在國際先進的機械加工工藝及夾具設(shè)計
已突破已往死板模式，隨著情況的不 同具有更加合理的工藝過程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量
的前提下，盡可能提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件
的基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)、外先進工藝技術(shù)和經(jīng)驗。要保證操作者良好的勞動條件。
但我國現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗來編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，
工時定額也憑經(jīng)驗來確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以進行合理的經(jīng)濟核算。
長期以來,加工工藝編制是由個工廠工藝人員憑經(jīng)驗進行的。如果由幾位工藝員各
自編制同一個零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。 這
是因為工藝設(shè)計涉及的因素多因果關(guān)系錯綜復(fù)雜。 CAPP將是機械加工工藝的發(fā)展趨勢，
它不僅提高了工藝設(shè)計的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣重復(fù)的工作中擺脫出來，集中精
力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問題。我國現(xiàn)階段還對此技術(shù)不夠重視，使用條件也
不夠成熟，還須增加各方面 配套設(shè)備，提高技術(shù)水平。
在全球制技術(shù)水平不斷提高的前提下，現(xiàn)代機床各種夾具的設(shè)計也隨之快速相應(yīng)的發(fā)展 ?，F(xiàn)代機床夾具發(fā)展的基本趨勢[2]為：
1）高效化 高效化的夾具的主要功能是減少工件加工的加工時間和輔助工具的夾
緊定位等時間，目的是提高勞動生產(chǎn)率，減輕操作者的勞動強度。常見的高效化夾具有
自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，使用電動虎鉗在銑床上裝
夾工件，工作效率可提高約 5 倍；使用高速三爪自定心卡盤在車床上裝夾工件 ，可保
證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min 的超高速下仍能牢固地夾緊工件，這樣可以使切削速度
大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、生產(chǎn)自動線部分配置相應(yīng)的高效、高自動化程度夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在多軸加工中心上出現(xiàn)了各種自動更換夾具的裝置以及自動裝夾工件的夾具 ，充分發(fā)揮了和提高了數(shù)控機床的效率 。
2）標準化 現(xiàn)代機床夾具的主要目的就在于提高生產(chǎn)效率 ，這樣也就使其必須
具有通用化和標準化的特性，而機床夾具的標準化與通用化是密切聯(lián)系的兩個方面。目
前我國已有關(guān)于夾具零件及部件的國家標準 ：GB/T2148～T2259－91 以及各類通用夾
具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，很大程度上縮短
了生產(chǎn)準備周期 ，降低生產(chǎn)總成本。
3）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化類似 ，它們都是指機床夾具通過
組合 、調(diào)整 等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：生產(chǎn)批量、
工序特征、工件的尺寸和形狀等。近年來出現(xiàn)的具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：
組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)
中小批量生產(chǎn)、多品種的需要，提高夾具的柔性化程度，改變專用夾具本來的不可拆結(jié)
構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要目標和方向。
4）精密化 機床夾具的制造和定位精度會直接影響到零件的加工精度 ，而現(xiàn)在隨著機械產(chǎn)品對精度的要求日益提高，必然也相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)有很多類型，例如多齒盤，在用于精密分度時，其分度精度可達±0. 1"；用于精密車削高精度三爪自定心卡盤，其定心精 為5μm。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了重要保證。
第 2 章零件圖分析
2.1零件材料分析
按零件圖要求，連接支架采用Monel alloy K-500合金。這是一種性能好，造價
的價格昂貴的進口不銹鋼材料。
Monel合金是 Ni-Cu 系耐蝕合金，最早是由美國的國際鎳公司 (International
鎳公 )開發(fā)的，其典型成分為 70％Ni 和 30％Cu，它是鎳基耐蝕合金應(yīng)用最廣泛的合
金[3] 。Monel合金既具有較高的強度和韌性，又具有優(yōu)良的抗還原酸及強堿介質(zhì)和海
水等腐蝕的性能。因此通常用于制造輸送氫氟酸(HF)、鹽水、中性介 質(zhì)、堿鹽及還原
性 酸介質(zhì)C23的設(shè)備。Monel合金也適用于干燥氯氣、氯化氫氣 、高溫氯氣(425℃ )
及高溫氯化氫(450℃)等介質(zhì) ,但不抗含硫介質(zhì)和氧化性介質(zhì)(如硝酸,含氧量高的介）
的腐蝕，因為鎳與硫和氧有劇烈反應(yīng)，易形成Ni3S2和NIOC
Monel 合金有兩種類型：加工強化型，有 Monel 400、404、R405 等牌號；沉淀
硬化型，有Monel K-500、502 等牌號，常用 Monel alloy K-400 和 K-500，Monel alloy
K-500 合金繼承了 Monel alloy K-400 合金優(yōu)良耐腐蝕性。通過在鎳銅基內(nèi)添加鋁和鈦，并在一定條件下加熱使Ni3(Ti,Lv)粒子沉淀為晶體，又使其比Monel alloy K-400、合金有更大的強度和硬度。在各種酸、堿介質(zhì)中，具有使用壽命長的優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用與石油化工、核工業(yè)、國防工業(yè)等尖端工業(yè)上，作為其中的重要零件部件，另外還在其他高強度、高耐度高耐磨性的復(fù)雜環(huán)境條件下使。Monel alloy K-500合金產(chǎn)品的典型應(yīng)用時鏈條和電纜船用緊件固件及彈簧；化學(xué)處理泵和閥門部件；手術(shù)刀和造紙業(yè)使用的刮刀；油井鉆鋌和儀器、泵軸、葉輪；非磁性外殼；石油和天然氣生產(chǎn)中石油的安全電梯和閥門；傳感器和其他電子組件。
Monel alloy k-500 合金 化學(xué)成 分如表 1.1：
表 2.1 Monel alloy K-500 合金化學(xué)成分表[4]
C
Mn
Si
S
Cu
Fe
Ni
其他
≤0.25
≤1.50
≤0.50
≤0.01
余
≤0.02
63.0-70
Al2.5-3.5 Ti0.35-0.8
5
2.2零件工藝性分析
根據(jù)零件圖的要求，該零件內(nèi)外圓及兩端面都須較復(fù)雜的加工，且加工精度較高 。零件外形 如圖 2.1 所示：
圖 2.1 連接支架三維圖
下面分析了零件主要的幾個加工部位。
2.2.1 外圓
1) 右端（ 左右均以零件圖為準，下同）?76.2外圓加工面，加工面長120.6mm，公差0.025mm，精度要求較高，加工時還須考慮其定位誤差，盡量
一次裝夾加工 多個待加工面 。此外圓軸線 作為
多處加工部位的基準，必須保證此處精度。
2) 該零件外圓切槽處較多，有4處槽。其
中左端第一個為退刀槽槽寬2mm，是加工螺紋
退刀所用，精度要求不高。第二處和第四處槽
在零件圖中有局部放大圖，如圖2.2。槽寬均
有0.2mm公差要求槽壁有 0~10°的斜度，且
轉(zhuǎn)折處均須分別倒圓弧角R0.8和R0.15，槽內(nèi)
各處粗糙度須達到 Ra0.8，另外第二處槽還須
滿足以A為基準的同軸度要求。這兩處加工要
求較多，編寫加工工藝時須謹慎考慮。第三處
圖 2.2 4.8 毫米槽
槽寬2 0. 2±0.1，此槽精度要求也比較高，槽寬有公差要求，須保證圓?70.4，還要保證以 A 為 基準的同軸度要求，此外，外圓軸線也是作為 T 型槽的 基準，必須達到各精度要求。
3) 左端須加工出一個美制短牙梯型螺紋 3’3/8-8 STUB ACME，查資料得：
3’3/8-8 STUB ACME 參數(shù)[5]
d =85.725
d2 =84.772
d3 =83 .3 12 max
p =3.175
a=29°
螺紋軸線須保證 A 為基準的同軸度要求，為滿足螺紋的精度要求，可將其工序靠后設(shè)計。另外按照零件圖指示，需要設(shè)計工序銑除不完全螺紋。
2.2.2 內(nèi)孔
兩端內(nèi)孔大小分別為?60.5,? 40，兩孔結(jié)合處為 120°角 ，保證左端孔117mm 長和結(jié)合處 120°角，間接保證右端孔的長度，所以須先加工左端較大孔再加工右端較小孔 。左端須加工?72.5 內(nèi)槽，加工出兩對稱110° 、?72.5 圓弧 。此處要特別注意，圓弧頭尾處是直線而不是弧形，不能由銑床銑刀直接加工完成，又由于不 是完整圓弧，也不能由車床加工，所以必須采用特種加工。
右端要加工?76.2 的臺階，此臺階精度較高，尺寸的公差為 0.025mm，
同軸度公差為 ?0.05 ，此處應(yīng)盡量與外圓 7?6.2處一次裝夾加工。
圖 2.4 T 形槽 圖 2.3 內(nèi)孔對稱圓弧
2.2.3 其它重要加工部位：
1) T 形槽，T 形槽的寬度有 0.1 的公差要求。而且相對外圓軸線有對稱度要求。為了加工T形槽，設(shè)計者在?70.46外圓上設(shè)計了一個與T形槽等高的平面便于刀具進退 ，如圖 2.4。
2）在右端外圓上須加工三個?8的通孔，三孔并不是均布的，角度分別為 105°，135°，120°，零件圖中對三個孔還有 ?0.05 的位置度要求，如圖 2.5。
3)在零件外圓最大處?98.4，均布了三個寬6mm，深 4.45mm 的槽。
4).在外圓?98.4左邊的臺階邊沿上還要加工一個螺釘孔，螺釘孔螺紋為美制粗牙 內(nèi)螺紋 1/4-20 UNC-2B 如圖 2.6。螺紋參數(shù)為：
?1/4-2 0 UNC-2B 參數(shù)[6]
D= 6.35min
D1= 4.9784
D2 =5.5245
D = 6.35min
P = 1.27
a=60°
圖 2.5 孔（非均布) 圖 2.6 螺釘孔三維圖
為了不影響內(nèi)孔，零件設(shè)計者將此螺釘孔設(shè)計為平底，設(shè)計加工工藝和實際加工時應(yīng)注意。
這幾個加工部位位置比較復(fù)雜,分別加工的話,定位和加工都比較困難，可以考慮使用特殊的設(shè)備和工裝對其進行加工。
2.2.4 倒角等
詳見零件圖，如圖 2.7。
2.3 零件總體分析
該零件設(shè)計為大批量生產(chǎn)，采用材料為 Monel alloy K-500 合金進口不銹鋼，零件圖中對硬度無要求，無需熱處理。零件總長 197 ±0.2mm ，外圓最大處 ?98.4 。粗糙度要求兩槽內(nèi)各處粗糙度 Ra0.8，其余 Ra3.2。螺紋加工處兩處，一處為外螺紋，一處為螺釘孔。根據(jù)零件圖2.7分析，該零件主要設(shè)計基準為?0.075外圓軸線和左右端面 。
圖 2.7零件圖主視圖及剖視圖
第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關(guān)生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律性文件 。生產(chǎn)規(guī)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規(guī)程來體現(xiàn)。因此。機械加工工藝規(guī)程設(shè)計是一項重 要而又嚴肅的工作。
它的作用[7]有：
1) 根據(jù)機械加工工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備（ 包括技 術(shù)準備 ）；
2) 它是生產(chǎn)劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)；
3) 新建或擴建車間（ 或工段 ），其原始依據(jù)也是機械加工工藝規(guī)程。
3.1 設(shè)計要求
“連接 支架” 的工藝規(guī)程 設(shè)計要 求如下 ：
1) 生產(chǎn)上的安全性
注意保證工人操作時有良好而安全的勞動條件。在工藝方案上采用機械化或
自動化措施，以減輕工人繁雜的體力勞動，保證生產(chǎn)安全。
2) 質(zhì)量上的可靠性
必須保證機器零件的加工質(zhì)量，達到零件圖圖樣上規(guī)定的各項技術(shù)要求。
3) 經(jīng)濟上的合理性
在一定的生產(chǎn)條件下選擇經(jīng)濟上最合理的方案,使產(chǎn)品的能源、材料消耗和
生產(chǎn)成本最低。 ?
4) 技術(shù)上的先進性
在經(jīng)濟合 的基礎(chǔ)上，最大化利用現(xiàn)有設(shè)備，在必要的情況下還要做相關(guān)試
驗和研究，以提高加工精度和效率。
3.2 工藝順序的安排
工藝順序安排應(yīng)滿足下列原則[8];
1） 先加工基準面，再加工其它表面；
2） 一般先加工平面，后加工孔；
3） 先加工主要表面，后加工次要表面；
4） 先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
該零件主要設(shè)計基準?76.2外圓軸線和左右端面。因此，先粗車?76.2處外圓和右端端面，然后掉頭以?76.2外圓為基準A，粗車左端面及右端外圓，鉆鏜內(nèi)孔。再次掉頭鉆鏜內(nèi)孔。此處之所以多次掉頭是因為兩端內(nèi)孔精度要求都較高，既有尺寸誤差要求，又有形位誤差要求。為了保證尺寸要求，防止鏜孔時跳動大，加工時不能
以毛胚為為基準進行加工，應(yīng)先加工基準面。后續(xù)還安排了數(shù)控精加工和磨削加工以達 到零件圖所要求精度 。
在外圓和和內(nèi)孔（除右端內(nèi)孔外）大致輪轂精加工完成后，安排加工右端的兩個槽。這里槽的設(shè)計公差較大，可安排普通車床。槽都有以A為基準的同軸度公 ，在左端用軟爪夾緊的同時，還設(shè)計了一個堵頭以頂尖頂住右端，保證其同軸度誤差。此道工序中 4.8mm 槽槽內(nèi)粗糙度要求較高，達到Ra0.8。車床加工后還需要使用砂紙打磨槽內(nèi)各面使其達到粗糙度要求。
為了符合基準統(tǒng)一的原則，在30號工序后沒有再掉頭加工內(nèi)孔，在完成左端的加工后掉頭精加工右端內(nèi)孔。
下一步的工序使用了四軸立式加工中心加工零件圖上要求的孔，T形槽，螺釘孔和 6mm 均布槽。使用四軸立式加工中心配合專用夾具（后續(xù)章節(jié)將介紹），可以高效的完成此工序的加工。此處加工螺釘孔之前應(yīng)用銑刀銑出一個小平面，再用平頭鉆鉆出平底孔。
上述加工會產(chǎn)生很多毛刺，應(yīng)安排去毛刺工序，同時攻螺釘孔的內(nèi)螺紋。
在零件圖中不規(guī)則圓弧的加工上設(shè)計了兩道工序，一道在立式加工中心上用銑刀 銑處圓弧，一道使用電火花機床去除銑刀產(chǎn)生的刀具圓弧。這樣設(shè)計一方面充分利用普 通加工設(shè)備，提高效率和精度；一方面不須特別設(shè)計電火花機床加工用的電極，節(jié)約成本。當(dāng)然，這兩道工序都需使用到專用夾具定位，在后續(xù)的章節(jié)中將介紹 。
為了避免螺紋在其它工序中損壞，保證螺紋的尺寸和位置精度，將右端外螺紋的加工安排在電火花加工后。零件圖要求去除不大于270°的圓周上銑去不完成螺紋并銳邊倒鈍，所以在螺紋加工完成后還需安排數(shù)控銑加工去除不完整螺紋。
完成機械加工后須再次安排去毛刺工序去除之前工序產(chǎn)生的毛刺。后續(xù)還按要求 設(shè)計了標印，檢驗，清洗，包裝工序。
標印要求如下：
標印內(nèi)容：零件號、版次、訂單號、順序號、制造商代號；
標印方式：電腐蝕標印；
標印字高：3mm。
包裝要求如下：
1) 用洗滌汽油清洗零件并晾干
2）先將零件用 350X350 的汽泡膜包裹裝入內(nèi)腔尺寸為φ105X210的紙筒 ,(出口用),并在兩端填滿軟性填充物,用膠帶紙封口,在紙筒外表面貼上內(nèi)標簽 ,標明零件號，版次號，序列號，訂單號，訂單項，供應(yīng)商 不符合報告號（按需 ）
3) 將已貼好內(nèi)標簽的單件包裝裝入尺寸為 320X320 X220 外包裝箱內(nèi).每個外包裝箱內(nèi)裝 9 個單件包裝箱,然后把裝有合格證的文件袋平放于外包裝箱內(nèi)用膠帶封口,并加固成#字形 .
4) 在外包裝箱的一個側(cè)面的右上角貼上外標簽,標明訂單號,訂單項,零件號,版次 號,零件名稱,數(shù)量,制造商,發(fā)運及到岸地址,并用膠帶固緊.
5) 在含有合格證的外包裝箱封口面中線一側(cè)貼上"內(nèi)含文件"字符的標簽,并用膠 帶固緊.
3.3 加工計劃
為了達到設(shè)計要求，設(shè)計加工計劃如下：
表 2.1 加工計劃表
序號
工序名稱
設(shè)備名稱
設(shè)備序號
主要內(nèi)容
0
領(lǐng)料
選料?101.6
10
下料
鋸床
GB4240X
鋸為2021mm
20
車工
普通車床
CW6163C
車外圓?78
30
車工
普通車床
CW6163C
掉頭平端面
粗車外圓?98和?98.4
粗鉆，鏜內(nèi)孔?57
40
車工
普通車床
CA6140
掉頭平端面
粗鉆，鏜內(nèi)孔?35和?59
50
數(shù)車
數(shù)控車 床
TK40A
平端面
精車外圓?76.4
精鏜?40和?62
60
磨工
外圓磨床
MG1432C
磨外圓
70
車工
普通車床
CA6140
車4.8mm寬槽和20.2mm寬槽
車30度錐度
80
數(shù)車
數(shù)控車床
CK7525
平端面
精鏜?60.5內(nèi)孔
切7mm槽
90
數(shù)控
立式加工中心
VC-130
切3-6mm均布槽
銑T形槽及對應(yīng)平面
鉆螺釘孔
鉆3-8mm非均布孔
100
鉗工
去毛刺
攻螺紋
110
數(shù)控
立式加工中心
VC-130
銑?72.5不完整對稱圓弧
120
電火花
電火花機床
HCD500K
加工出圓弧端部直角
130
數(shù)車
數(shù)控車床
CK7525
精車外圓其槽
加工螺紋
140
數(shù)控
立式加工中心
VC80
銑去不完整螺紋
150
鉗工
去毛刺
160
標印
零件號，版次，制造商代號
標印方式：電腐蝕標印
標印字高：3mm
170
檢查
180
清洗
190
包裝
3.4 主要加工部位余量計算
余量計算方法為：
Z0 =Z1+Z2+…+Zn= 式 3.1
式中 N0：加工總余量
Zi：工序余量
n：機械加工工序數(shù)目
在工件中各主要加工部位的總余量分別為：
右端外圓： ZⅠ =101.6-76.2 =25.4mm
左端外圓： ZⅡ=101.6-89.9=11.7mm
總長度： ZⅢ=200-197=3mm
左端內(nèi)孔： ZⅣ =60.5mm
右端內(nèi)孔： ZⅤ=40mm
為了保證各尺寸加工精度，便于加工和測量，需要根據(jù)工序計算各工序加工余量大小。表3. 2 計算了主要加工部位各工序加工余量。
表 3.2 主要加工部位余量計算
加
工 余量大小
部 尺寸關(guān)系圖
位
a 23.6
右 b 1.6
端
外
圓
C 0.2
左 d 11.6
端
外
圓
e 0.1
左
端 f 3.5
內(nèi)
孔
右
端 g 5
內(nèi)
孔
h 2
總
i 1.5
長
J 0.5
度
K 1
3.5 基準的選擇
基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類，工藝基準有分為：工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準。下面針對零件“連接支架”做設(shè)計基準和定位基準分析。
3.5.1 設(shè)計基準