机械制造工艺及工装设计的课题研究

机械制造工艺及工装设计的课题研究

摘要：随着机械加工行业的发展与进步，重视机械制造工艺及工装设计，对于机械加工具有重要的意义。本课题主要通过分析研究某机床托架的加工工艺及工装夹具，从而深入探讨机械制造工艺及工装设计的有关内容。

关键词机械；制造；工装；设计；工艺；基准；

一、概述

机械制造工艺是各种机械的创造方法和过程的总和。在生产过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，称为夹具。将设计图纸转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具。它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。

我国的机械制造工业经过了半个多世纪的发展，各种机械产品的生产都具有了相当规模，已经形成了品种繁多、门类齐全、布局基本合理的机械制造工业体系。研制出了一批重大成套技术装备和多种高精尖的产品，有了自己的数控加工设备及柔性制造单元、柔性制造系统等，机械制造的技术水平普遍有了很大的提高。

二、工装设计的概念

工装指的是用来保证某种产品生产的一些设施。注意不要把“工装”和“设备”混淆了！！一般来说，工装都是某种产品专属的东西。比如说冲压车间内部，模具属于工装（模具只能生产对应的冲压件），油压机属于设备（油压机可以填装不同模具生产）；焊装的焊接夹具属于工装（焊接夹具只能特定使用于某种焊接总成），焊钳属于设备（焊钳只要适合，就都能用得上）。。。。。

夹具属于工装的一种，不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等

三、零件的制造工艺设计分析

3.1生产类型及其工艺特点

本课题的托架是用来保证杆件与板类零件垂直度和连接作用的，托架在现代工艺技术条件下的加工生产已经接近成熟化，在查阅相关资料，借鉴其他相关同类设计的条件下已基本掌握技术要领和加工技术难点。只要按照老师定期安排的任务，结合自己创新性思维，在原先以往基本工艺规程规范下设计出自己独特且可行的工艺方案和夹具。由于工件的技术要求比较低，大部分表面质量铸造即可达到，较高着也只需普通车，铣，钻即可完成，所以，只要按照普通工件设计要

求即可达到最后要求的质量。

本课题零件图草图如下图所示：图（1）

该工件属于典型托架类零件，主要保证孔与平面的垂直度要求。因此可以先以初始基准加工出精基准平面，然后再以加工出来的平面做精基准，再加工出其他需要加工的部位。由于必须保证垂直度且尽快得到精基准，故先加工大平面作为精基准，然后利用面定位加工其他的工序。

产品（或零件）的年产量称为该产品（或零件）的生产纲领。根据生产纲领的大小和产品的特点，可以划分不同的生产类型。拟订该零件的生产纲领为中批量生产。

在制定零件的机械加工工艺规程时，根据不同的生产类型的工艺特点，制订出合理的工艺规程。成批生产的工艺过程的主要特点如下：1）大部分有互换性，少数用钳工修配；2）部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等；3）部分通用机床和部分高生产率机床，按加工零件类别分工段排列；4）广泛采用专用夹具，部分靠划线法达到精度要求；5）较多采用专用刀具及专用量具；6）有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。

3.2平面加工

平面加工有刨削、铣削和磨削三种加工方法。加工方案通常由经济精度等级决定。由于本零件表面粗糙度大多为12.5um和6.3um，可以选用粗铣的加工方法。

3.3孔及螺纹孔的加工

零件体上一系列有相互位置精度要求的孔，称之为孔系。孔系有平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。根据生产的规模和孔系精度要求可采用不同的加工方法：

1．平行孔系的加工

主要的技术要求为各平行孔系中心线之间以及孔中心线与基面之间的尺寸精度和位置精度。

1）生产中保证孔距精度的几种方法：

a．划线、试钻及测量均用于小批量生产中，且精度不高；

b．利用块规和心轴，可保证精度达到±0.03um,但是只适用于小批量生产。

c．用块板找正法，效率高，工艺装备不太复杂。

d．成批生产中常常采用钻模加工孔系。

采用钻模可大大提高机床——夹具——工件——刀具之间的工艺系统、刚度和抗震性。

2）同轴孔的加工

主要是控制各孔的不同轴度。

3）交叉孔系的加工

主要是控制各孔的不垂直度。加工的顺序是先加工精度和光洁度要求较高的孔，然后再加工另外与之交叉的孔。

本零件由于相关孔垂直度和精度要求偏高，故采用互为基准，多次粗、半精、精加工保证。钻扩铰甚至细铰来保证。

3.4零件在本工序中的分析

3.4.1设计任务书

工件名称支架机床型号X52K

材料HT200 生产类型中批量生产

夹具类型钻床夹具同时装夹工件数 1

3.4.2工序简图（图2）本夹具设计是第4道工序钻34孔的夹具。

图2

3.2.3分析原始资料

1）本道工序加工的要求主要是孔对平面垂直度的要求。至于表面本身的表面粗糙度和平面度要求由加工方法可以直接保证。

2）由于是中批生产，工件的加工精度要求又不高，所以设计的夹具结构不宜太复杂。应在保证质量和适当提高生产率的基础上，尽可能的简化夹具的结构，降低夹具设计与制造的成本，提高经济效益。

四、工艺规程设计

4.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT150。零件为中批量生产，其结构较为复杂。可选用砂型铸造。公差等级可达到12级。鉴于加工特点和技术可达程度设计毛胚如下：

图（3）

4.2基准面的选择

基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，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。为了保证垂直度，应以平面A为精基准。而为了尽快得到精基准，故选择平面B作为粗基准来铣平面A。

（2）精基准得选择。主要应该考虑基准互换原则，选择A面为精精准，在加工C面和孔时都以A面定位，便于保证垂直度。

4.3制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用工夹具。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1．工艺路线方案一

工序Ⅰ铣平面A

工序Ⅱ铣平面B

工序Ⅲ铣平面C

工序Ⅳ钻孔18

工序Ⅴ钻孔26