1、青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）I摘 要制造业中尤其是机械制造业，在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的工艺装备，而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要，随着社会技术的发展，机械的应用越来越广泛，在机械结构组成的中，轴承占据着重要地位，与之对应的轴承端盖的快速设计加工也越来越重要，因此零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件，是非常重要的机械零件之一，轴承端盖应用广泛，所以端盖的夹具设计是影响夹具加工的重要因素，机械制造过程中用来固定加
2、工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称夹具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成，在端盖的夹具设计中，主要从夹具这几个组成方面来设计。关键词：机械制造，夹具，轴承端盖 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）IIAbstractEspecially machinery man
3、ufacturing in the manufacturing industry, the production process according to a specific process, regardless of their size, requires a wide range of technology and equipment, and manufacturing all product quality, productivity, cost and process equipment. As not rules shape parts in modern manufactu
4、ring in the widely application, how guarantee this class parts of processing precision on is particularly important, as social technology of development, machinery of application increasing widely, in machinery structure composed , bearing occupy with important status, and of corresponds to of beari
5、ng end cover of fast design processing also increasingly important, therefore parts should has enough of strength, and steel degrees wear sexual and toughness, to adaptation end cover of work conditions, is very important of machinery parts one of, bearing end cover application widely, Fixture desig
6、n for end cover are important factors affecting Jig machining, machinery used in the manufacturing process, stationary processing object so that it occupies the correct position to accept construction or inspection devices, also known as the fixture. Broad said that any process in the process used t
7、o quickly, easily and securely install the workpiece device, can be called a fixture. Fixture usually by positioning components (determines workpiece in fixture in the of correctly location), and clip tight device, and on knife boot components (determines tool and workpiece of relative location or g
8、uided tool direction), and points degrees device (make workpiece in once installed in the can completed number a station of processing, has rotary points degrees device and line mobile points degrees device two class), and connection components and clip specific (fixture base), composed, in end cove
9、r of fixture design in the, main from fixture this several composed aspects to design.Key words： Machinery manufacturing ，Fixture ，Bearing end plate青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 端盖零件的用途、技术要求 .32.1 端盖的用途 .32.2 端盖的技术要求 .33 零件的工艺分析 .53.1 端
10、盖的工艺分析.53.2 零件加工工序.53.3 工艺路线确定.73.4 工序的集中与分散.93.5 表面加工方法及设备的选用103.6 编写工艺卡片.114 切削过程 .124.1 概述.124.2 切削加工的基本参数.125 机床夹具设计 .165.1 夹具概述.165.2 工件的定位.175.3 工件定位设计.185.4 工件的夹紧.225.5 铣床夹具的设计特点.295.6 夹具体设计.29结 论 .32致 谢 .33参考文献 .34附 录 .35青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）11 绪论1.1 机械制造工艺机械制造及其自动化是一门研究机械制造理论、制造技术、自动化制造系统
11、和先进制造模式的学科。该学科融合了各相关学科的最新发展，使制造技术、制造系统和制造模式呈现出全新的面貌。机械制造及其自动化目标很明确，就是将机械设备与自动化通过计算机的方式结合起来，形成一系列先进的制造技术，包括 CAD、CAM、FMC等等，最终形成 CIMS，使传统的机械加工得到质的飞跃。具体在工业中的应用包括数控机床、加工中心等。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上
12、，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。1.2 夹具介绍机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互
13、位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位） 、夹牢（夹紧） 。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。在机床加工工件时，为了要使该工序所加工的表面，能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及其他表面的相互位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢。把工件夹牢，就是指在已经定好的位置将工件可靠夹住，以防止在加工时工件因受到切削力、离心力、冲击和振动等的影响，发生不应有的位置位移而
14、破坏了定位，在夹具设计中称为夹紧。在机床夹具设计中，工件装夹的实质，就是对工件进行定位和夹紧，在本次设计青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）1中，也主要从这两个方面考虑设计。工件加工之前，必须首先使它在机床上相对刀具占有正确的加工位置，这就是定位，它包括工件在夹具中的定位、夹具在机床上的定位、刀具在夹具中的对刀与导引、整个工艺系统的调整等组成环节。工件在夹具中的定位问题，是夹具设计中首先要解决的问题，因为定位问题是夹具设计的出发点，定位方案未确定，便无法进行夹紧装置、对刀导引装置及整个夹具的设计工作。所以说，工件的定位问题是很重要的。在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力等外力作
15、用，为了保证在这些外力下，工件仍能在夹具中保持定位元件所确定的已有加工位置，而不至于发生振动或位移，因此，一般夹具结构中都必须设置一定的夹具装置将工件可靠夹牢，这种把工件压紧夹牢的装置，称为夹紧装置。在夹具设计中，对夹紧装置提出如下要求：加紧过程中，必须保证定位精准可靠，而不破坏原有的定位。夹紧力的大小要可靠、适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在原动力波动或消失后，仍能保证夹紧状态。夹紧装置的
16、操作应方便、安全、省力。此外，夹具还包括各种辅助元件，包括分度装置、靠模元件、上下料装置、顶出器和平衡块等，这些元件需要专门设计。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）22 端盖零件的用途、技术要求2.1 端盖的用途端盖应用广泛，是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴向定位；（b）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用；（c）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设
17、计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。2.2 端盖的技术要求该 端盖形状的普通、结构简单，属典型的圆盘类零件，主要实现轴承轴向定位的功能，必须满足端盖的位置度要求，即垂直度和同轴度的要求，因此加工精度要求较高；端盖在工作中需承受载荷，为增加其耐磨性，对端盖要求时效处理。 图 2-1 零件图图 2-1 为端盖零件简图，根据端盖的尺寸精度、技术要求和功用，经过是深入分析，该端盖零件的特点是: 内圆加工精度高，右端面与中心轴线垂直度高， 36 孔72 精度要求高。从所给零件图分析可知，该端盖主要由 1 个台阶圆凸台与圆台组合而成，圆台上
18、有 3 个均匀分布的台阶孔和一个半圆槽。其中，图 1 中第一幅图是剖视图，其中右端面的形位公差相对于孔 的轴线的垂直度公差为 0.05mm； 表 2.1 是本文046.青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）3涉及端盖的全部技术要求。表 2.1 端盖零件技术要求加工表面 尺寸及偏差（mm）表面粗糙度Ra（m）形位公差（mm）右端面 1046.3 垂直度 0.05右端面大孔 046.723.2左端面 45 12.5左台阶面 104 12.5通孔 366.3台阶面小通孔 3 7 12.5槽 R16 12.5端盖外圆面 104 12.5青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）43 零件的
19、工艺分析3.1 端盖的工艺性分析为了能优质、高效、低成本的加工出合格产品，在机械加工工艺规程设计中应研究如下问题：1. 零件工艺性分析及毛坯选择。2. 工艺设计的拟定。3. 工序设计。4. 工艺文件编制。5. 提高劳动生产率的主要途径。6. 工艺方案的经济分析。 4图 3-1 零 件 图由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度较好的组织，以及为了可以快速加工，毛坯选用 45 圆钢，毛坯直径为 106mm。3.2 零件加工工序工序是指一个（或一组）工人在同一个工作地点，对同一个（或几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。划分
20、工序的主要依据是工作地点（或设备）是否变动及工件是否连续。同样的加工内容可以有不同的工序安排，工序内容可繁可简，根据被加工零件的生产条件而定。 4分析图 3-1 可知，端盖的外圆面要求车销加工；零件左、右端面为平面，利用铣削的方式加工；右端面大孔的要求精度较高，采用先钻孔，再扩孔的方法，对于 36的孔，也采用先钻孔再扩孔最后铰孔的方法，由于 3 个小孔的精度要求低，所以采用青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）5直接钻孔的方法，槽的加工直接用铣削的方法加工，另外，该零件除主要表面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削，铣削，钻床的粗加工就可以在正常的生产条件下，采用
21、较经济的方法加工出来。该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。具体加工工序及结果如下：表 3.1 104 外圆的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗车 0.1 104 12.5表 3.2 45 外圆的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗车 0.1 45 12.5表 3.2 凸台上倒角的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗车倒角 0.1 145 12.5表 3.3 右端面的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面
22、粗糙度/m粗铣 0.3 104 12.5精铣 0.06 104 6.3表 3.4 内圆加工余量的确定046.72工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m钻孔 0.6 35 12.5扩孔 0.09 72 3.2表 3.5 左端面的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗车 0.1 45 12.5表 3.6 台阶面加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗车 0.1 104 12.5表 3.7 36 孔的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）6扩孔 0.08
23、 36 6.3表 3.8 37 孔加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m钻孔 0.1 7 12.5表 3.9 槽的加工工序名称 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/m粗铣 0.1 R16 12.53.3 工艺路线的确定3.3.1 定位基准的选择定位基准的选择是制定工艺规程的一个重要问题。定位基准选择的正确与否，不仅对零件的尺寸精度和相互位置精度有很大影响，而且对零件个表面间的加工顺序也有很大影响，根据作为定位基准的工件表面状态不同，定位基准分为粗基准和精基准。用未经过加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准；用加工过的表面作为定位基准称为精基准。由于
24、对精基准和粗基准的加工要求和用途各不相同，所以选择粗、精基准时所考虑问题的侧重点也不同。再选择定位基准时，要从保证工件精度要求出发，因而分析定位基准时应先根据工件的加工技术要求确定精基准，然后再确定粗基准。1.精基准的选择根据精基准的选择要求（1） 基准重合原则选择加工表面的设计基准做为定位基准称为基准重合。为避免基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则，在对加工面位置尺寸和位置关系有决定性影响的工序中，特别是当位置公差要求较严格时，一般不应违这一原则，否则，将由于存在基准不重合误差，而增大加工难度。另外，在最后精加工时，为保证精度，更应该注意这个原则，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。（2） 基准统一原则在工件的加工过程中尽可能的采用统一的一组定位基准加工工件上尽可能多的表面，称为基准统一原则。基准统一原则的优点有：可以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。简化了工艺过程，使各个工序采用的夹具比较统一，从而减少了夹具种类与设计和制造夹具的时间和费用。可减少基准转换带来的误差，有利于保证加工精度。可在一次装夹中加工出较多的表面，提高生产率。当采用基
