火箭帽机械加工工艺要求及夹具研发设计方案.docx

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火箭帽机械加工工艺要求及夹具研发设计方案

目录

1绪论………………………………………………………………………………1

1．1机械制造工业在国民经济中的作用………………………………………1

1．2机械制造的发展……………………………………………………………1

2机械加工工艺过程的基本知识…………………………………………………2

2．1基本概念………………………………………………………………………2

2．2工艺规程及其作用……………………………………………………………6

2．3生产纲领与生产类型………………………………………………………6

3制订工艺规程的原则和方法……………………………………………………8

3．1制订工艺规程的原则………………………………………………………8

3．2制定工艺规程的方法………………………………………………………8

4毛坯的选择………………………………………………………………………10

5工件的装夹………………………………………………………………………11

5．1工件定位的基本知识…………………………………………………………11

5．2六点定位原则…………………………………………………………………12

5．3工件的夹紧……………………………………………………………………14

6工艺方案的拟定…………………………………………………………………15

6．1划分加工阶段…………………………………………………………………15

6．2定位基准的选择………………………………………………………………15

6．3选择加工方法…………………………………………………………………17

6．4决定工序的集中与分散………………………………………………………18

6．5安排加工顺序…………………………………………………………………19

7加工余量的确定…………………………………………………………………21

7．1加工余量的概念………………………………………………………………21

7．2影响加工余量的因素…………………………………………………………21

7．3确定加工余量的方法…………………………………………………………22

8机械加工工艺规程设计…………………………………………………………23

8．1生产纲领、生产类型…………………………………………………………23

8．2零件的分析……………………………………………………………………23

8.3工艺规程的设计……………………………………………………………24

8．4工序尺寸和工序链的计算……………………………………………………26

8．5切削参数的计算………………………………………………………………27

8．6校核机床功率…………………………………………………………………28

9夹具设计…………………………………………………………………………28

9．1零件在本工序的加工要求分析………………………………………………28

9．2确定夹具的类型………………………………………………………………29

9．3夹紧力的计算…………………………………………………………………29

10结论………………………………………………………………………………31

参考文献……………………………………………………………………………32

致谢…………………………………………………………………………………33

1绪论

1．1机械制造工业在国民经济中的作用

机械制造工业在国民经济中起着特殊重要的作用，它为各个经济部门提供先进的技术装备，为人民生活提供所需的机械商品，为国防事业提供现代化的武器。

我国社会主义建设的迅猛发展，在很大程度上决定于机械制造工业的技术水平和能力，它是技术进步最重要的标志。

1．2机械制造的发展

从机械加工发展过程来看，新产品的开发与机械加工方法是息息相关的，尤其是在制造产品材料的发展与机械加工方法关系极为密切。

20世纪初，高强度材料和高温合金相继出现，传统的切削加工方法有时难以达到精度和经济性的要求。

在生产的迫切需要下，就要通过各种渠道，借助于多种能量形式，去探索新的工艺方法，于是各种区别于传统切削加工方法的新型特种加工方法应运而生。

三十多年来，这类新的加工方法相继试验成功。

例如，用电火花成型穿孔加工、电火花磨削和电火花线电极加工等电蚀加工。

又如电解加工，它是利用金属产生

阳极溶解的原理，将工件加工成型的工艺，它已成功地应用到炮管膛线、涡轮叶片、锻模型腔以及齿轮、花键、异形孔等复杂型面、型孔中去。

仍年代后，高能密度束流加工技术迅速发展．并逐步用于科研和生产实践，它主要包括激光加工、电子束加工和离子束加工等。

这些方法不仅可以加工、些特随、特脆和特殊性能的材料，而且能够加工一些特殊形状的零件，以及极小孔和极蒲的零件。

随着机械制造和仪器制造中的各种脆性材料和难加工材料的不断出现，超声加工现已得到应用和发展。

上述的加工原理完全不同于传统切削加工原理，故将这些新加工方法统称为特种加工，又称为“新工艺”。

近几年来，在精密加工方法上也有较大的发展，例如超精密加工和超精密磨削日益应用。

这些方法和传统的切削加工互相配合，从而推动了机械制造工业的飞速发展。

2机械加工工艺过程的基本知识

零件的机械加工可以有多种不问的工艺方案，尽管各种方案都能生产出合格产品，但

从提高产品质量、生产效率以及经济效益来看，可能其中有一种最佳方案。

本窜即是从零件

随材料、形状、尺寸、技术条件以及生产类型等方面进行综合分疥，以便正确地选择毛坯、

加工余虽、加工方法、加工顺序及定位力案等．旨在合理地制订零件机械加工工艺过程，以

确定其最佳工艺方案。

2.1基本概念

2.1.1生产过程

机械制造的整个生产过程包括：

原材料的运输和保管生产的准备工作，毛坯的制造，

零件的切削加工，部件和产品的装配、检验、油漆和包装等。

田此，生产过程是招将原材料

转变为成品的全过程。

它是指原材料到成品之间的各个相互联系的劳动过程的总和。

这里所指“原材料”、“成品”的概念是相对的。

因为生产过程一般是相对一个工厂或

一个车间而言的。

例如：

铸造厂的原材料是生铁、燃料、熔剂年，而成品则是铸件；齿轮车

间的原材料是锻造毛坯，而成品则是加工合格的齿轮。

前者是一个I：

厂的生产过程，后者是

一个车间的生产过程。

现代化的大规模生产，其发展趋势是组织专业化生汽即将十分复杂的机械制造生严过

程分教在许多工厂进行，以完成各毛坯和零部件的加工，最后集小到——个工厂制造出完

整的机械产品。

例如，汽车制造厂的生产过程，就是利用很多其他工厂的成品（轴承、轮胎、

电器、发动机等）和本厂制造的部分零部件来完成整辆汽车的装配。

这时，汽车厂的原材料是

共他工厂的成品，而汽车厂的成品是装配后经检验、试车合格的汽车。

组织专业化生产的目的是提高生产效率，降低生产成本，有利于技术与组织的现代化管

理。

2.1.2工艺过程及其组成

在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺才、相对位置和性质等，使其成为成品或

半成品的过程称为工艺过程。

机械小产酌工艺过程一股包括毛坯制造工艺过程、机械加工

工艺过程、热处理工艺过程以及装配工艺过程等。

、机械加工工艺过程

广义上的机械加工是包括利用机械力对各种工件进行加工的方法，本章指利用机械闭削

加工方法，按照一定顺序逐步将毛坯或原材料改变形状、尺寸和表面质量，使之成为符合技

术要求零件，这一过程称为机械加工工艺过程。

机械加工工艺过程是机械制造生产过程中的重要组成部分。

、机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程由一系列工序组成，每一道工序又可分为若干个安装、工位、工制

及工作行程。

（1）工序由一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件历连续完成

的那一部分工艺过al称为一个工序。

如图8—1所示的固定轴，当生产件数不多时，其

工艺过程见表8—1。

由此可知，固定轴的工艺过程包括5个工序。

划分工序主要取决于加工对象（工件）、工作地点（设备）、操作工人等要素是否改变。

这三个要素中有一个改变，即构成不同的工序。

其次，对某一具体零件的加工，在时间上

应保持连统如果中断加工时间，也构成不同的工序。

工序是组成工艺过程最基本的单元。

（2）、安装工件（或装配单元）经一次装央后历完成的那一部分工序称为安装。

安装是工序的一部分。

如图8—l所示，在第一道车削工序中应有两次安装。

第一次将棒料装夹在三爪自定心卡盘上，粗车、精车34mm外围表面和端平面，第二次调头，夹已加工好的Φ34mm外圆面，粗车、精车M22mm外圆面，并车端面、车螺纹、倒角。

增加安装次数会影响工件的加工精度，使工件几何要素之间产生位置误差，同时也会增加装卸时的辅助工作时间。

因此，加工过程中应尽量减少安装次数。

（3）、工位大批量生产中，为了提高机械加工的生产效电往往相本来需要几个工序才

能完成机械加工的零件，采用专用的可转位工作台或呵转位央具，以一次安装并在一个

工序中集中完成加工。

工件在一次安装后，与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固

定部分所占据的每一个位置，称为工位。

如图8—2所示，在多工位专用机床上加工尺寸公差等级为IT6的孔。

该工序只对

工件进行一次装夹（工位1为装卸工位），利用回转工作台，在不同助工位上对每一个工件顾序地进行钻孔、扩孔及铰孔加工。

显然，多工位机床加工可减少装夹次数。

因而能减少辅助工时，提高生产效率。

（4）、工步工步是组成工序的基本单元。

在加工表面和刀具不变的情况情连续完成的

那一部分工序，称为一个工步。

如图8—1所示，在第一道工廖的第一次安装中，可分

为三个工步：

粗车34mm外圆，精车加34mm外圆以及车端平面。

将粗车、精车同一外因

面视为不同的工步，是因为使用的刀具变化了，车外圆柱面和车端平面视为不同的工步，

是因为加工表面和切削刀具都变化了。

有些工序内容并不改变工件的形状、尺寸和表面粗糙度，但它是完成工步所必需

的，如更换刀具等，此为辅助工步。

为了提高生产效率，有时采用多把切削刀具，对多个被加工表面同时进行加工，构

成复合工步。

如图8—3所示，在车床尾座上装有钻头和两把外圆车刀，一次进给行程

可同时加工出两个外圆而和一个内圆柱表面。

复合工步在工艺文件中视为一个工步。

如果零件在一个工位中需要连续进行几个完全相同的工步时，这些工步在工艺文件上仍被视为一个工步。

例如，零件的某个平面上需连续钻几个尺寸、精度相同的孔。

尽管加工表面不断变化但仍视为一个工步。

（5）、工作行程工作行程是构成工步的基本单元。

刀具以进给速度相对工件所完成一次进给运动的工步部分，称为工作行程。

即在同一个工步中，有时加工余量较大不能一次切除，需要分几次切削，每一次切削进给称为一次工作行程。

以上将机械加工工艺过程分为工序，工序又进一步细分为安装、工位、工步以及工作行程，其目的是为了便于制订工艺文件（工艺规程），同时也便于对不同的工艺过程进行分析、对比。

2.2工艺规程及其作用

一个零件的机械加工，其工艺过程是多种多样的。

工程技术人员的任务是要制订出一个经济合理、切实可行的工艺过程方案，并且制成表格，用文字的形式予以规定。

这种规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，就叫做工艺规程。

、工艺规程的内容

工艺规程限了确定零件的毛坯种类以外，还应包括以下内容：

1）、工件加工工艺路线及所经过的车间、工段、班组。

2）、各工序的内容及所采用的机床和工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具等）。

3）、工件的检验项目及检验方法。

4）、加刀时所采用的切削用量。

5）、工时定额及工人技术等级等。

、工艺规程的作用

1）、工艺规程是组织生产的指导性技术文件，它是工艺过程中的“大法”。

一切生产

和管理人员必须严格遵守，以实现文明生产、文明管理。

2）、工艺规程是做好生产准备工作的依据。

在产品投人生产以就刀具、夹具、模具、

量具等工艺装备的设计、制造或采购原材科、毛坯的准备，必要设备的改超或添置等都应以工艺规程作为依据来安排和组织实施。

3）、工艺规程是新建或扩建工厂和车间场地的依据。

可根据产品、生产规模、工艺路

线等决定设计厂房、包括布局设备、确定工厂、车间的占地面积等。

工艺规程一经批准实施以后，还应在实践中不断改进与完善，以求生产和工艺过程获得最

佳的经济效益，但必须由工程技术人员事先下达工艺文件更改通知单。

2．3生产纲领与生产类型

、生产纲领

生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

其主要内容包括产品

的类型、型号以及各类型产品全年、每季度或每月的产量。

产品中某一零件的生产纲领，除计划规定的数量以外，还必须包括一定的备品率和废品

率。

零件的年生产纲领可用下式计算

M＝Nn（1+α）（1+β）

式中M——零件的年生产纲领；

N——产品的年生产纲领；

n——每一产品中该零件的个数；

α——该零件的备品率，％；

β——该零件的平均废品率。

生产纲领的大小对工厂企业的设备、人员以及整个生产规模起着重要作用。

生产纲领是

划分生产类型的依据。

、生产类型

生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生

产、成批生产和单件生产三种类型。

生产类型的划分由产品的年生产纲领和零件质量、

复杂程度诸因素决定。

表8—2是根据零件的年生产纲领和零件的重量划分生产类型的参

考数据。

（1）单件生产单件生产是生产的件数不多，不能只就字面而理解为生产一件。

单件生产以生产过程中各工作地点的工作完全不重复或不定期重复为标志，即事先不决定是否再重复生产。

例如，新产品试制、机修车间维修配件的生产、工艺装备的生产、设备自制备等，都属于单件生产。

单件生产的特点是：

大多采用通用工艺装备和机床设备；各机床上变换的零件加工没有一定的规律，零件多采用划线和试切法加工；工艺文件采用极简单的过程卡片；依靠技术熟练的操作工人保证加工质量。

（2）成批生产周期性地、成批地制造某一相同零件，每隔一定时间再重复进行，这种生产称为成批生产，批量可按月或按季度投产。

根据批量大小，成批生产又可分为大批、中批、小批量生产。

成批生产的特点是：

机床设备用期性地变换零件加工；根据批量大小可以采用通用工艺装备和通用机床，也可以采用专用工艺装备和专用机床；机床在车间内通常是按工艺过程的先后顺序排布；操作方式多采用调整法加工，部分也采用试切法加工，工艺文件有内容详细的工艺卡片，重要的零件应考虑单独编制工序卡片。

小批生产与单件生产的工艺特点比较接近，大批生产与大量生产的工艺特点比较接近。

因此，生产实践中常有“单件小批生产”“大批大量生产”的提法，而成批生产仅指中批生产。

一般机床厂、电机厂、电器厂的产品，多属于成批生产。

（3）大量生产一种固定不变的产品长期地、不间断地在同一工作地点进行，这种生

产类型称为大量生产。

其主要标志是机床设备长年累月地重复某一相同的工序，

如轴承、标准件的制造，多用于大量生产类型。

由上述分析可知，生产类型不向，工艺过程将干变万化。

由此，工程技术人员在组织

生产、制订工艺文件时，必须依据生产类型。

由上述分析可知，生产类型不同，工艺过程将千变万化。

由此，工程技术人员在

组织生产、制订工艺文件时，必须依据生产类型。

3制订工艺规程的原则和方法

3．1制订工艺规程的原则

制订工艺规程的原则是，在一定的生产条件下，按计划周期的规定，以最少的劳动消

耗和最低廉的费用，可靠地加工出合格的产品零件。

为此，在制订工艺规程时，应紧密联

系生产实际，根据零件的技术要求和生产纲领，充分挖掘设备潜力，使加工零件的工艺过

程在技术上先进、经济上合理、并使劳动条件逐步改善。

3．2制定工艺规程的方法

制订工艺规程可按如下步骤进行。

（1）、分析研究产品的装配图和零件图并进行工艺审查首先依据产品的性能、用途及工作条件，了解零件在产品中的位置和作用。

工艺审查的内容包括：

零件图面质量、视图表达是否完整、尺寸标准是否齐全、技术要求是否合理、零件的结构工艺性是否良好以及原材科选用是否合理等。

（2）、选择毛坯类型毛坯的选择直接影响工艺过程安排、机械加工工作量、材料消耗和生产成本。

常用的毛坯有型材坯料、铸件、锻件及焊接件等。

毛坯的选择要根据零件的材科、形状、尺寸、批量和工厂现有条件等因素综合考虑决定。

（3）、进行工艺分析认真地进行工艺分析是正确拟定工艺方案的基本条件，应重点处理好

以下三个问题：

1）、确定主要表面的加工方法和步骤。

2）、选译合适的定位基准和装夹方法。

3）、合理安排热处理工序的位置。

（4）、拟定零件的加工工艺路线拟定零件的加工工艺路线，即是对零件各表面的加工会理地进行顺序安排，这是制订工艺规程的关键。

（5）、确定各工序的加工余量、工序尺寸及其公差对于单件小批量生产，一般只需要据经验确定加工总余星（毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差）。

在大批量生产时，则需要确定工序余量（相邻两工序的工序尺寸之差）及其公差以便制订详细的工艺文件。

（6）、确定各工序的工序方案、切削用量及工时定额对于工艺关经件（技术要求高，工艺难度大的零、部件）和大批量生产的零件，需要确定每一工序的安装次数、各表面的工步顺序、工作行程次数、切削用量以及工时定额。

切削用旦的确定，主要是为了大批量生产时保证流水线或自动线的统一节拍以及稳定加工质量。

工时定额在单件小批量生产时由经验估定，大批量生产时由工序方案和切削用量计算或实践结果确定。

（7）、编制工艺文件在上述各项内容确定以后，将其制成表格，用文字的形式予以规定便成为工艺文件。

工艺文件根据内容详睹有如下三种形式：

1）、工艺过程卡片它是以工序为单位简要说明产品或零、部件的加工过程的“一种工艺文件。

2）、工艺卡片它是按产品或零、部件的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。

它以工序为单元，详细说明产品（或零、部件）在某一工艺阶段中的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。

3）、工序卡片它是在工艺过程卡片或工艺卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件。

一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数操作要求以及所用设备和工艺装备等。

4毛坯的选择

毛坯是根据零件（成产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。

正确地选择零件毛坯有着重大的技术经济意义。

它既涉及到毛坯制造时的工艺难度、生产成本及设备要求，同时也影响到零件在机械加工时所需的机床设备、工艺装备、能源消耗以及工时定额等等。

5工件的装夹

工件进行机械加工时，每道工序都有一次或几次装夹。

将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。

工件定位的目的是使之与机床或夹具有一正确的相对位置，夹紧的目的是使工件在加工过程中保持定位位置不发生改变。

6工艺方案的拟定

6．1划分加工阶段

当零件的精度要求较高时，其加工过程可分阶段进行，一般顺序的分为粗加工、半精加

工、精加工以及光整加工四个阶段。

、各加工阶段的作用

（1）、粗加工阶段粗加工是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面组糙度要

都比较低。

粗加工是继毛坯生产以后的第一道机械加工工序。

其特点是切除率高加工精度不

高，公差等级为ITl3一ITl2，表面粗糙度Ra值为80—12.5

pm。

粗加工有两个目的，一是提高生产效率并及时发现毛坯缺陷（如铸件的气孔、砂眼、裂纹等）；

以便及时进行修补或报废；二是为后续半精加工、精加工阶段提供定位的精基准。

（2）、半精加工阶段半精加工后的公差等级为IT11—IT8，Ra值为6.3—1.6

m。

其目的是完成次要表面的最终加工和为主要表面的精加工作余量与精度方面的准备。

（3）、精加工阶段精加工后的公差等级为IT7—IT6，Ra值为0.8—0.1

m。

一般情况

下，精加工的目的是完成主要表面的最终加工，使其尺寸精度、形状和位置精度以及表面粗

糙度都达到图样上规定的技术要求。

（4）、光整加工阶段对某些要求特别高的零件表面，还可进行如耐磨、研磨、抛光、超

级光磨之类的光整加工。

其作用是进一步减小表面粗糙度R。

值以及改善表面层的应力状态，

从而强化工件表面。

光整加工后的公差等级为IT6以上，Ra值为0.05—0.06

m。

一般情况下，光整加工不能提高零件的形状和位置精度，只能适当地提高尺寸精度，其

尺寸变化只在公差范围内作局部变动。

因此，光整加工一般不留加工余量。

1、

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加工余量的确定

7．1加工余量的概念

相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。

工序余量，等于该工序中所有工作行程

次数的切削深度总和。

毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量，亦称毛坯余量。

它等于该表面的各工序余量之和，即

式中

——总余量；

Zi——第Z道工序的工序余量；

n——零件表面加工的工序数。

余量是沿加工表面的法线方向量取的。

一般加工表面为平面时，以单面计算；对于孔或

轴等回转体表面，常常按双面（依直径的变化量）计算，因此实际切除的深度只是余量的一半。

任何加工方法都会产生误差。

无论是总余量还是工序余量，都不可能绝对准确无误地被切除掉，因而每一工序的尺寸都需要规定工序公差。

8机械加工工艺规程设计

8．1生产纲领、生产类型

该产品年产量为3万件，可确定其生产类型为大批量生产

技术要求：

2、螺纹M88×1.5-6g与止口Ф80±0.06对帽外表面的径向跳动不得大于0.30。

3、端面A、B对其螺纹中心线的垂直度不得超过0.30。

4、距C端面30、40处帽内表面地外锥面轴线的径跳不得大于0.60。

5、成品100%称重，其值为

kg，当帽重量不符合图纸要求时，调整内孔Ф

的深度为64.5。

6、内锥表面允许有接刀痕，但要圆滑过渡。

7、未注倒角均为1×45°。

8、9夹具设计

9、9．1零件在本工序的加工要求分析（零件图）

10、

11、

12、

13、

、粗车A端面；

14、

、半精车A面；

15、

、粗车A面

35；

16、

、半精车A面

35；

17、

、车螺纹M27；

18、

、钻孔

14；

19、

、扩孔

15；

20、

、扩孔

18；

21、

、铰孔

19；

22、

、倒角。

23、本工序使用车床为C620－1型通用车床，刀具为通用标准刀具。

10结论

24、1、掌握金属切削的基本规律，并能对加工方法、机床、刀具、夹具及各种切削参数和刀具几何参数进行合理选择，对加工质量进行正确分析；

25、2、掌握常用机械加工方法的工作原理、工艺特点、质量保证措施；

26、3、掌握拟订机械加工工艺规程（含数控加工）和机器装配工艺规程拟订的基本知识及有关计算方法，具有拟订中等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力；

27、4、掌握机械加工精度和表面质量的基本理论