镜架的加工工艺与夹具毕业设计论文.docx
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镜架的加工工艺与夹具毕业设计论文
成都工业学院
机械制造与自动化毕业设计
设计题目:
镜架加工工艺及夹具设计
姓名：
班级学号：
院（系）：
机械工程系
专业：
机械制造及自动化
指导教师：
2012年5月
【摘要】机械工业是国民经济的装备部，无论是传统产业还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。
机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称，我们大学期间对机械的学习，很重要的就是对工艺的认识，遇到一个工件能够知道它是怎么制造出来的，能够编写出工艺，并设计出重点工序的专用夹具，力求简单而高效。
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。
所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
本次毕业设计，通过对镜架的加工，可以将工艺夹具相关的所有知识，如加工工艺路线的拟定，工序尺寸的换算与确定，夹具定位与夹紧方案的确定，加工精度误差分析和计算，机床刀具量具的选择，进行梳理总结，尤其是对工件的工艺分析与对加工工序相应夹具的设计进一步深化理解。
检验三年来对知识的掌握和理解，对我们即将结束的大学生活，是一段美好的告别与祝福语，愿我们所学的知识，费尽精力所学的知识，以后能够用到，不枉所学，对老师，对自己，都是一个很好的交代。
【关键词】工艺专用夹具夹紧方案定位方案工序尺寸误差分析尺寸链精度校核
第一章序言……………………………………………………………5
第二章零件工艺分析
一零件材料分析…………………………………………………6
二零件工艺分析…………………………………………………7
三零件图及各加工表面编号……………………………………7
第三章工艺规程的设计
一定位基准的选择
（1）定位基准选择的有关知识…………………………………9
（2）工件定位基准的确定………………………………………10
二工艺路线的拟定
（1）表面加工方法的选择………………………………………10
（2）加工顺序安排原则…………………………………………10
（3）编制工件加工路线…………………………………………11
（4）各加工表面余量……………………………………………13
（5）加工设备及工具的选择……………………………………18
（6）解工艺尺寸链……………………………………………21
第四章专用夹具设计
一夹具基本知识
（1）夹具的定义………………………………………………22
（2）专用夹具的基本要求……………………………………22
（3）专用夹具设计步骤………………………………………23
二镗床夹具设计
（1）对该工序的分析…………………………………………23
（2）定位方案…………………………………………………24
（3）夹紧方案…………………………………………………24
（4）定位元件的设计…………………………………………24
（5）对夹具体的要求…………………………………………25
（6）镗夹各主要部件的设计…………………………………25
（7）工序卡的填写………………………………………………27
（8）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求………………………28
（9）工件的加工精度分析……………………………………31
三铣床夹具设计
（1）对该工序的分析………………………………………………35
（2）定位方案………………………………………………………35
（3）夹紧方案………………………………………………………35
（4）对刀方案………………………………………………………36
（5）夹具体的定位与安装…………………………………………36
（6）工序卡的填写………………………………………………36
（7）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求………………………37
（8）工件的加工精度分析……………………………………38
第五章参考文献……………………………………………………………39
第六章总结体会……………………………………………………………40
第七章附
一，零件图
二，镗夹装配图
三，铣夹装配图
第一章序言
机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。
机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。
作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着新的问题。
加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。
而机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。
也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。
机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。
综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度
机械制造过程中，夹具的设计和使用是其中必不可少的组成部分，专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具，好的夹具可以方便又高精度的加工工件。
其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。
当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。
只适用于产品固定且批量较大的生产中。
本次设计的主要内容是对镜架加工工艺路线的拟定及专用夹具的设计。
其中包括各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定，工序尺寸的换算和确定，加工精度误差分析和计算，以及镗交叉孔、铣平面中所使用专用夹具的设计。
设计的主要目的在于使加工过程简单、加工难度降低，制造精度提高，从而提高工件加工效率。
这次毕业设计，要用到我们三年来学到的所有知识，是对它们的大综合，这能检验我们对知识的掌握，也是提升夹具设计能力的机会。
第二章零件工艺分析
一，零件材料分析
1，零件材料HT200
2.HT200的成分，碳含量2.5%~4.0%，硅1.0%~2.5%,锰0.6%~1.2%,氧<0.3%,硫<0.15%。
灰铸铁的组织由基体和片状石墨组成。
因第三阶段石墨化程度不同，基本可分为铁素体、珠光体、铁素体加珠光体三种。
故灰铸铁有三种不同的组织：
铁素体基体分布着片状石墨、珠光体基体上分布着片状石墨，铁素体和珠光体基体上分布着片状石墨。
3，力学性能。
灰铸铁的力学性能与其组织密切相关。
灰铸铁的组织可视为在钢或工业纯铸铁的基体上分布着片状石墨。
力学性能极差的片状石墨相当于裂缝，对基体起割裂作用，而使其抗拉强的、塑性和韧性显著下降，但对抗压强度和硬度影响不大。
因此，与钢和工业纯铁相比，灰铸铁的抗拉强度、塑性、和韧性很低，而抗压强度和硬度变化不大、而且，片状石墨越粗大、数量越多，灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性越低；基体中珠光体越多，灰铸铁的抗压强度和硬度越高。
4，热处理。
将灰铸铁加热至530-5500C,保温后缓慢冷却的方式，称为低温回火，其作用是消除铸件的铸造应力，防止铸件变形，稳定尺寸。
在实际生产中，当条件（主要是时间）允许时，常将铸铁件在露天长期放置（数月乃至数年），以达到减小铸造应力的目的，这种处理称为天然稳定化处理，又称“天然失效’。
本工件不需要表面淬火。
5，其他性能。
a，铸造性能好：
由于熔点较低、流动性好，使铸铁的收缩率小，故铸铁铸造性能好。
b,切削加工性良好：
由于铸铁使切削易脆断，铸铁切削呈碎粒状而便于排屑c，减摩性好：
由于铸铁的自润滑作用，能有效减少零件之间的摩擦和磨损。
d，减震性好：
由于石墨割裂基体，能阻止震动的传播，而具有吸收震动的作用，使铸铁具有良好的减震性。
因此，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、减振性以及铸造性，使用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
能够达到使用要求。
二，零件工艺分析
零件工艺性包括加工过程中各个步骤的加工工艺性，各种加工方法有不同的工艺性。
它的涉及面很广，需要全面综合分析。
好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。
而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。
设计者要考虑加工工艺问题。
由于该零件的材料是HT200，其形状较复杂，属于中等复杂程度的异形零件，
因此采用铸件较为合理。
在选择铸造方法的时候应主要考虑该零件材料的铸造性能以及其生产批量以及工厂设备条件这三大因素。
对于不同生产批量的零件其铸造方法也有很大区别。
对于小批量生产的零件宜采用成本较低的木模铸造或；对于成批生产的零件则宜采用效率较高的砂型铸造，而在大批大量生产中，则采用高效率的砂型机械铸造。
根据零件材料确定毛坯为铸件。
铸造方法选用砂型机器造型。
由于制造后有残余应力，因此在制造后进行清砂和时效处理。
毛坯铸造出来后，接着是进行机械加工。
该零件主要加工面有K,C,F，N,O，O'，H,I,R,G,P,S,,L,J，J'平面，Φ28，Φ26，Φ30，Φ16，Φ14，Φ6，Φ4，Φ4.8的孔，共10个M4，M5的螺纹孔。
相关技术要求，尺寸形位公差值见附图。
镜架尺寸较大，形状也较复杂，其中中心孔和底面精度要求较高，是定位与安装基准。
其主要的加工面分别如下。
Φ28，Φ26，Φ30的孔垂直度和表面粗糙度要求都很高，因此要镗削加工，而且Φ28Φ26孔要同时镗。
底面K和其他表面有垂直度平行度要求，而且是大平面，安装基准，最后需要磨削。
Φ30的孔和底面有垂直度要求，和另外Φ28Φ26的孔轴线有垂直度要求，而且是一系列尺寸的基准，要影响到其他尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，需要镗，后在镗床上铰孔。
三，零件图及各加工表面编号
为方便说明和加工，对各加工表面用字母表示，并对10个螺纹孔进行进行编号，见附图
第三章工艺规程的设计
一、定位基准的选择
（1）定位基准选择的有关知识
制定机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面间的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工顺序都有很大的影响。
用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。
因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。
定位基准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。
在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。
精基准的选择原则
a．基准重合原则采用设计基准作为定位基准，称为基准重合。
为避免基准不重合带来的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。
b基准统一原则在零件加工过程中尽可能的采用统一的定位基准，为基准统一原则。
c自为基准原则当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则，它不能提高加工面位置精度，只是提高加工面本身的精度。
d互为基准原则为使加工面间有较高的位置精度，又为了加工余量小而均匀，可采取反复加工，互为基准的原则。
粗基准的选择原则
a为保证加工面和非加工面间的位置要求，应选非加工面为粗基准。
b为保证重要面余量均匀，应选重要面为粗基准c粗基准避免重复使用，在同一尺寸方向上，只许用一次。
d选作粗基准的表面应平整光洁，以保证定位准确，夹紧可靠。
（2）工件定位基准的确定
精基准的选择，从镜架零件图上可知，φ30的孔轴线是很多尺寸的基准线，底面K是大平面，而且精度要求很高，可以作为定位基准。
因此，φ30的孔轴线和底面K是精基准。
粗基准的选择可以以N,N'面，和φ40的外圆作为粗基准，来加工精基准K面，在以K面和粗基准φ46外圆面结合，加工精基准φ30的孔。
二，工艺路线的拟定
（1）表面加工方法的选择
表面加工方法的选择要考虑加工经济精度和经济表面粗糙的影响，另外还有工件材料的性质，工件的形状和尺寸，生产类型等。
本工件各个表面的加工方法为：
K面（Ra=0.8）粗铣----精铣----磨削
φ30的孔（Ra=1.6）粗镗----半精镗----精镗
C,F面（Ra=0.8）粗铣----精铣----磨削
φ28的孔（Ra=1.6）钻----粗镗----半精镗----精镗
φ26的孔（Ra=1.6）钻----粗镗----半精镗----精绞
φ26.1的孔（Ra=6.3）粗镗----半精镗
φ16的孔（Ra=3.2）钻----扩----绞
φ14的孔（Ra=3.2）钻----粗绞----精绞
φ6的孔（Ra=3.2）钻----粗绞----精绞
N,N'面O,O'面（Ra=6.3）粗铣----精铣
H,I面（Ra=6.3）粗铣----精铣
J,J'面，（Ra=6.3）粗铣----精铣
R，G，S面（Ra=3.2）粗铣----精铣----磨削
L,P面（Ra=6.3）粗铣----精铣
M4，M5螺纹钻底孔----攻螺纹
φ4.8的孔钻
φ4的孔，配作钻----绞
（2）加工顺序安排原则
加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的科学与否直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。
切削加工工序通常按以下原则安排:
先加工基准面用作精基准的表面应先加工，以便为后续工序的加工提供精基准。
划分加工阶段当加工零件精度要求较高时都要经过粗加工、半精加工和精加工，如果要求更高，还包括光整加工等几个阶段。
先粗后精，半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程精加工阶段是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都较高的加工过程，光整加工阶段是静加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以获得很光洁表面的加工过程，一般不用来提高位置精度。
先面后孔对于零件，应先加工平面后加工孔。
这是因为平面的轮廓平整，用平面定位比较稳定，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。
此外，由于平面先加工好，给平面上的孔加工也带来方便，使刀具的初始切削条件能得到改善。
次要面可穿插在各阶段间进行加工次要面一般加工量都较少，加工比较方便。
若把次要面的加工穿插在各阶段之间进行，就能使加工阶段更加明显，又增加了阶段间的间隔时间，便于工件有足够的时间让残余应力重新分布并引起变形，以便在后续工序中纠正其变形。
（3）编制工件加工路线
通过分析确定加工路线：
序号
工序内容
说明
0
铸造—清砂
05
时效处理
10
K面粗铣—精铣
15
K面磨削
20
钻孔φ28
25
粗镗—半精镗—精镗φ30
30
C面粗铣—精铣
35
C面磨削
40
F面粗铣—精铣
45
F面磨削
50
钻孔φ26，φ24
55
粗镗—半精镗—精镗φ28
粗镗—半精镗—精绞φ26
60
粗镗—半精镗φ26.1
65
钻—扩—绞φ16的孔
70
钻—粗绞—精绞E孔φ14
钻—粗绞—精绞φ6
75
钻—粗绞—精绞Q孔φ14
钻—粗绞—精绞φ6
80
粗铣—精铣N,N'面
85
粗铣—精铣O,O'面
90
粗铣—精铣H面
95
粗铣—精铣I面
100
粗铣—精铣J面
105
粗铣—精铣R面
110
磨削R面
115
粗铣—精铣L面
120
粗铣—精铣G面
125
磨削G面
130
粗铣—精铣P面
135
粗铣—精铣S面
140
磨削S面
145
钻底孔—攻螺纹4,5,6号M4；
钻底孔—攻螺纹1号M5
150
钻底孔—攻螺纹8,9,10号M4；
155
钻底孔—攻螺纹2号M5
160
钻底孔—攻螺纹3号M5
165
钻底孔—攻螺纹7号M4
170
钻孔φ4.8
配作：
钻孔—铰孔φ4
175
钳工去毛刺
180
按图纸检验
（4）各加工表面余量
参考文献《机械加工使用手册》铸件机械加工余量（㎜），用查表法确定各种加工方法，各表面的每工步加工余量如下表所示。
工序号及
加工面
工序名称
工序基本余量
工序尺寸
工序尺寸及其公差和Ra
10，15
加工K面
磨削
0.5
40
40
Ra=0.8
精铣
1.2
40+0.5=40.5
粗铣
2.0
40.5+1.2=41.7
毛坯
3.7
41.7+2=43.7
20,25，加工
φ30的孔
精镗
0.1
30
φ300+0.025
Ra=1.6
半精镗
0.2
30-0.1=29.9
粗镗
1.7
29.9-0.2=29.7
钻孔
2.0
29.7-1.7=28
30,35，加工CC'平面
磨削
0.5（单面）
46.0（双面）
46.0
Ra=0.8
粗铣
1.0
46+0.5+0.5=47.0
精铣
1.0
47+1.0+1.0=49.0
毛坯
2.5
49+1.0+1.0=51.0
40,45，加工FF'面
磨削
0.3
5.0
5.0
Ra=0.8
粗铣
0.7
5+0.3=5.3
精铣
1.0
5.3+1.0=6.3
毛坯
2.0
6.3+2.0=8.3
50,55，加工孔φ28
精镗
0.1
28
φ280+0.021
Ra=1.6
半精镗
0.2
28-0.1=27.9
粗镗
1.7
27.9-0.2=27.7
钻孔
2.0
27.7-1.7=26
50,55加工孔φ26
精镗
0.1
φ260+0.021
φ260+0.021
Ra=1.6
半精镗
0.2
26-0.1=25.9
粗镗
1.7
25.9-0.2=25.7
钻孔
2.0
25.7-1.7=24
60，加工孔φ26.1
半精镗
0.2
26.1
φ26.1
Ra=1.6
粗镗
1.9
26.1-0.2=25.9
毛坯孔
2.1
25.9-1.9=24
65，加工孔φ16
绞
0.25
φ160+0.035
φ160+0.035
Ra=3.2
扩
0.75
16-0.25=15.75
钻
1.00
15.75-0.75=15
70，75，加工孔φ14
精绞
0.05
φ140+0.018
φ140+0.018
Ra=1.6
粗绞
0.95
14-0.05=13.95
钻
1.00
13.95-0.95=13
70,75，加工φ6的孔
精绞
0.05
6
φ60+0.012
Ra=1.6
粗绞
0.15
6-0.05=5.95
钻
0.20
5.95-0.15=5.80
80，加工N,N'平面
精铣
1.2（单面）
36.0（双面）
36.0
Ra=6.3
粗铣
2.0
36+2.4=38.4
毛坯
3.2
38.4+4.0=42.4
85，加工,O,O'
平面
精铣
1.0（单面）
27.0（双面）
27.0
Ra=6.3
粗铣
1.2
27-1.0-1.0=25.0
毛坯
2.2
25.0-2.2-2.2=20.6
90，加工H平面
粗铣
0.7
7.0
7.0
Ra=6.3
精铣
1.0
7.0+0.7=7.7
毛坯
1.7
7.7+1.0=8.7
95，加工I面
粗铣
0.7
7.0
7.0，θ=6，
Ra=6.3
精铣
1.0
7.0+0.7=7.7
毛坯
1.7
7.7+1.0=8.7
100，加工J,J'平面
粗铣
1.0（单面）
（双面）
30+0.1+0.2
30+0.1+0.2
Ra=6.3
精铣
1.2
30+1.0+1.0=32.0
毛坯
2.2
32.0+1.2+1.2=34.4
105，110，加工R平面
磨削
0.3
5-0.3+0.3
5-0.3+0.3
Ra=3.2
粗铣
0.7
5+0.3=5.3
精铣
1.0
5.3+0.7=6.0
毛坯
2.0
6.0+1.0=7.0
115，加工L平面
精铣
0.7
40
40.0
θ=45，
粗铣
1.0
40+0.7=40.7
毛坯
1.7
40.7+1.0=41.7
120，加工G平面
磨削
0.5
339.47-0.1+0.1
339.47-0.1+0.1
Ra=3.2
精铣
1.0
339.47+0.5=339.97
粗铣
1.5
339.47+1.0=340.47
毛坯
2.0
340.47+1.5=341.97
130，加工P平面
精铣
0.7
20.0
20
Ra=6.3
粗铣
1.0
20+0.7=20.7
毛坯
1.7
20.7+1.0=21.7
135,加工M平面
精铣
1.0
50.0
50
Ra=6.3
粗铣
1.5
50+1.0=51.0
毛坯
2.5
51.0+1.5=52.5
135,140加工S面
磨削
0.5
30.0
30.0
Ra=3.2
精铣
1.0
30+0.5=30.5
粗铣
1.5
30.5+1.0=31.5
磨削
2.0
31.5+1.5=33.0
145，150,165，加工M4螺纹
攻螺纹
M4
M4
钻底孔
φ3.3
145,155,16
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