机械制造技术课程设计-圆周支座工艺规程及铣36两端面夹具设计

圆周支座工艺规程及铣36两端面夹具设计学生：导师：学科：所在单位：机械工程学院Abstract摘要-PAGEXXII-PAGE17圆周支座零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差Amachiningprocessandfixturedesignisthedesignprocess,includingthedesignofbearingpartsprocessingprocessdesignandthethreepartspecialfixture.Intheprocessofdesignshouldfirstofallpartstoanalyze,understandpartsoftheprocessandthendesignablankstructure,andchoosethegoodpartsofthemachiningdatum,designstheprocessroutesoftheparts;thenthepartseachstepprocessdimensioncalculation,thekeyistodeterminetheprocessequipmentandcuttingtheamountofeachworkingproceduredesign;thenaspecialfixture,fixtureforthevariouscomponentsofadesign,suchastheconnectingpartpositioningdevice,clampingelement,aguideelement,clampandthemachinetoolandothercomponents;thepositioningerrorcausedcalculatefixturewhenpositioning,analysisoftherationalityanddeficiencyoffixturestructure,payattentiontoimprovingandwilldesignin.Keywords:process,process,cutting,clamping,positioning目录目录PAGE18目录摘要 IAbstract II第1章绪论 1第2章加工工艺规程设计 22.1零件的分析 22.1.1零件的作用 22.1.2零件的工艺分析 32.2圆周支座零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 32.2.1孔和平面的加工顺序 32.2.2孔系加工方案选择 32.3圆周支座零件加工定位基准的选择 42.3.1粗基准的选择 42.3.2精基准的选择 42.4圆周支座零件加工主要工序安排 42.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 6第3章铣36两端面夹具设计 133.1问题的提出 133.2定位基准的选择 143.3定向键与对刀装置设计 143.4切削力及夹紧力计算 153.5定位误差分析 163.6夹具设计及操作的简要说明 19结论 20参考文献 21致谢 23圆周支座工艺及夹具设计机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。圆周支座零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。圆周支座工艺及夹具设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是圆周支座零件。圆周支座零件的主要作用是支架轴，保证轴之间的中心距及平行度，并保证正确安装。因此圆周支座零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。,2.1.2零件的工艺分析由圆周支座零件图可知。圆周支座零件是一个圆周支座零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的铣削加工；其中表面粗糙度要求为，（2）以φ13孔（2处）、φ17孔为主要加工表面的加工面。（3）以4-φ7孔为主要加工孔。2.2圆周支座零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该圆周支座零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于圆周支座零件来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1孔和平面的加工顺序圆周支座零件类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工圆周支座零件上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。圆周支座零件的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。圆周支座零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2孔系加工方案选择圆周支座零件孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据圆周支座零件图所示的圆周支座零件的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，圆周支座零件孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将圆周支座零件孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。2.3圆周支座零件加工定位基准的选择2.3.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要孔的加工余量均匀；（2）保证装入圆周支座零件的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以圆周支座零件的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2精基准的选择从保证圆周支座零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证圆周支座零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从圆周支座零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是圆周支座零件的装配基准，但因为它与圆周支座零件的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.4圆周支座零件加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。圆周支座零件加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到圆周支座零件加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于圆周支座零件，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将圆周支座零件加工工艺路线确定如下：工艺路线一：10 铸造 铸造毛坯20 时效 时效处理30 铣 铣底面40 铣 铣4-φ7孔端面50 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台一侧端面60 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台另外一侧端面70 钻扩铰 钻扩铰φ13孔（2处）、φ17孔80 钻孔 钻4Xφ7孔90 钻孔 钻2Xφ4孔100 钻孔攻丝 钻6-M4螺纹底孔，然后进行攻丝110 去毛刺 钳工去毛刺120 终检 按图样要求检验130 入库 入库工艺路线二：10 铸造 铸造毛坯20 时效 时效处理30 铣 铣底面40 钻扩铰 钻扩铰φ13孔（2处）、φ17孔50 铣 铣4-φ7孔端面60 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台一侧端面70 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台另外一侧端面80 钻孔 钻4Xφ7孔90 钻孔 钻2Xφ4孔100 钻孔攻丝 钻6-M4螺纹底孔，然后进行攻丝110 去毛刺 钳工去毛刺120 终检 按图样要求检验130 入库 入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：工艺路线一：10 铸造 铸造毛坯20 时效 时效处理30 铣 铣底面40 铣 铣4-φ7孔端面50 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台一侧端面60 铣削 铣φ36凸台、φ20凸台另外一侧端面70 钻扩铰 钻扩铰φ13孔（2处）、φ17孔80 钻孔 钻4Xφ7孔90 钻孔 钻2Xφ4孔100 钻孔攻丝 钻6-M4螺纹底孔，然后进行攻丝110 去毛刺 钳工去毛刺120 终检 按图样要求检验130 入库 入库2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“圆周支座零件”零件材料采用HT200制造。材料为HT200，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）底面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。（3）孔毛坯为实心，不冲孔。（4）端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23，其加工余量规定为，现取。半精铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》，其加工余量值取为。精铣：参照《机械加工工艺手册》，其加工余量取为。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30：铣底面机床：铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）齿数[10]（1）粗铣圆周支座零件底面铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣圆周支座零件底面铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序40：铣4-φ7孔端面机床：铣床X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：，，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=3mm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取：根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4～73，取根据参考文献[3]表2.4～81，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献[3]表3.1～74，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据参考文献[3]表2.4～81,取切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：机动时间：所以该工序总机动时间工序50：铣φ36凸台、φ20凸台一侧端面机床：X52K铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）齿数[10]（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序60：铣φ36凸台、φ20凸台另外一侧端面机床：X52K铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）齿数[10]（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据《机械加工工艺手册》表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》表2.4.73，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：本工序机动时间工序70：钻扩铰φ13孔（2处）、φ17孔机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～9选高速钢锥柄麻花钻头。=1\*GB2⑴钻孔进给量：根据参考文献[3]表2.4～38，取。切削速度：参照参考文献[3]表2.4～41，取。机床主轴转速：，按照参考文献[3]表3.1～31，取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序80：钻4Xφ7孔钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻孔进给量为0.20～0.35。则取确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9切削速度计算公式为（3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则==1.6所以==72选取所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔）=工序90：钻2Xφ4孔机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～9选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：根据参考文献[3]表2.4～38，取。切削速度：参照参考文献[3]表2.4～41，取。机床主轴转速：，按照参考文献[3]表3.1～31，取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序110：钻6-M4螺纹底孔，然后进行攻丝选择钻床：Z525钻床1、刀具的选择：选择高速钢麻花钻，其直径。依据，根据表2.1及表2.2，可选择钻头的几何形状为：标准，，，，，。2、选择切削用量1）依据，根据表2.7，可得钢的强度，钻头的直径时，。因为，所以不需要乘孔深修正系数。2）依据，根据表2.8，根据钻头强度决定进给量：当，，钻头强度允许的进给力。3）依据，根据表2.9，按机床进给机构强度决定进给量：当，，机床进给机构允许的轴向力为8330N(查，表2.35)时，进给量为。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为。根据Z525钻床说明书，选择。查，根据表2.19，当，时，查得轴向力。轴向力的修正系数为：故。查ZK546钻床的使用说明书，机床进给机构所允许的最大轴向力为，由于，所以可用。（2）决定钻头磨钝标准及寿命查，根据表2.12，当时，可取得钻头的后刀面最大磨损量取为0.4mm（0.4~0.6），刀具的寿命T=15min。（3）决定切削速度查，根据表2.30，可查得，，，，，。则。=查，根据表2.31，可查得，，，，故：r/min查，根据ZK546钻头的使用说明书，可以考虑选择，但因为所选转数计算转数较高，会使刀具寿命下降，所以可将进给量降一级，即取，也可以选择较低一级的转数，仍用，比较这两种选择方案：1）第一方案,2）第二方案,因为第一方案的乘积较大，基本工时较少，故第一方案好。这时,。（4）检验机床扭矩及功率查，根据表2.20，当，时，。扭矩的修正系数为可查得，所以。根据Z525钻床的使用说明书，当时，。由于，故选择之切削用量可用，即f=0.17mm/r,,。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计铣圆周支座φ36凸台、φ20凸台一侧端面的铣床夹具。3.1问题的提出本夹具主要用于铣圆周支座φ36凸台、φ20凸台一侧端面，粗糙度Ra3.2，因此本道工序加工精度要求一般靠上，为此，设计夹具时既要考虑如何提高生产效率，也要考虑圆周支座Φ36端面的质量。3.2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用圆周支座底面、左端面和后端面定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用移动压板、弹簧、调节支承、螺杆和法兰面螺母等组成的夹紧机构来完成。3.3定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB2207—80定向键结构如图所示：图3-1夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如下：表3.1定向键数据表BLHhDd1夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325127126.618+0.0774对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示：图3-2圆形对刀块图3-3圆形对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：图3-4平塞尺图塞尺尺寸为：表3.2平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC20/-0.0180.253.4切削力及夹紧力计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查参考文献2，P92，表3-16螺母的夹紧力为2550N==6375N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.5定位误差分析定位元件为支承板和A型固定式定位销，误差分析如下：1、定位误差：式中：T——工件底面公差T——支承板的公差——工件底面与支承板的最小配合间隙2、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响较小，取=03、磨损造成的加工误差：通过不超过0.005mm,误差总合：+=0.108mm<0.3mm从上分析，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择用移动压板、弹簧、调节支承、螺杆和法兰面螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结论加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。附录参考文献PAGE30[1]《机床夹具设计》第2版肖继德陈宁平主编机械工业出版社[2]《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编冶金工业出版社[3]《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等重庆大学出版社[4]《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编机械工业出版社[5]《工艺师手册》杨叔子主编机械工业出版社[6]《机床夹具设计手册》王光斗、王春福主编上海科技出版社[7]《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所主编机械工业出版社[8]《机械原理毕业设计手册》邹慧君主编机械工业出版社[9]《金属切削手册》第三版上海市金属切削技术协会上海科学技术出版社[10]《几何量公差与检测》第五版甘永立主编上海科学技术出版社[11]《机械设计基础》第三版陈立德主编高等教育出版社[12]《工程材料》丁仁亮主编机械工业出版社[13]《机械制造工艺学毕业设计指导书》，机械工业出版社[14]《机床夹具设计》王启平主编哈工大出版社[15]《现代机械制图》吕素霞何文平主编机械工业出版社经过了的很长时间，终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜，感觉经过了一场磨练，通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法，巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻，我要特别感谢我的导师的精心指导，不仅指导我们解决了关键性技术难题，更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验，从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路，也使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此，老师的敬业精神更是深深的感染了我，鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业，导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3）生产这种产品是否经济？（4）产品的维修是否方便？（5）产品有无销路？是否可以盈利？只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候；(d)质量控制方法不适当和未经验证；(e)由一些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。致谢PAGE29MachinedesigntheoryThemachinedesignisthroughdesignsthenewproductorimprovestheoldproducttomeetthehumanneedtheapplicationtechnicalscience.Itinvolvestheprojecttechnologyeachdomain,mainlystudiestheproductthesize,theshapeandthedetailedstructurebasicidea,butalsomuststudytheproductthepersonnelwhichinaspecttheandsoonmanufacture,saleandusequestion.Carriesoneachkindofmachinedesignworktobeusuallycalleddesignsthepersonnelormachinedesignengineer.Themachinedesignisacreativework.Projectengineernotonlymusthavethecreativityinthework,butalsomustinaspectandsoonmechanicaldrawing,kinematics,engineerigmaterial,materialsmechanicsandmachinemanufacturetechnologyhasthedeepelementaryknowledge.Iffrontsues,themachinedesigngoalistheproductioncanmeetthehumanneedtheproduct.Theinvention,thediscoveryandtechnicalknowledgeitselfcertainlynotnecessarilycanbringtheadvantagetothehumanity,onlyhaswhentheyareappliedcanproduceontheproductthebenefit.Thus,shouldrealizetocarriesonbeforethedesigninaspecificproduct,mustfirstdeterminewhetherthepeopledoneedthiskindofproductMustregardasthemachinedesignisthemachinedesignpersonnelcarriesonusingcreativeabilitytheproductdesign,thesystemanalysisandaformulationproductmanufacturetechnologygoodopportunity.Graspstheprojectelementaryknowledgetohavetomemorizesomedataandtheformulaismoreimportantthan.Themerelyservicedataandtheformulaisinsufficienttothecompletelydecisionwhichmakesinagooddesignneeds.Ontheotherhand,shouldbeearnestpreciselycarriesonalloperations.Forexample,evenifplaceswrongadecimalpointposition,alsocancausethecorrectdesigntoturnwrongly.Agooddesignpersonnelshoulddaretoproposethenewidea,moreoveriswillingtoundertakethecertainrisk,whenthenewmethodisnotsuitable,useoriginalmethod.Therefore,designsthepersonneltohavetohavetohavethepatience,becausespendsthetimeandtheendeavorcertainlycannotguaranteebringssuccessfully.Abrand-newdesign,therequestscreenabandonsobsoletelymany,knowsverywellthemethodforthepeople.Becausemanypersonofconservativeness,doesthiscertainlyisnotaneasymatter.Amechanicaldesignershouldunceasinglyexploretheimprovementexistingproductthemethod,shouldearnestlychooseoriginally,theprocessconfirmationprincipleofdesigninthisprocess,withhasnotunifieditaftertheconfirmationnewidea.Newlydesignsitselfcanhavethequestionoccurrencewhichmanyflawsandhasnotbeenabletoexpect,onlyhasaftertheseflawsandthequestionaresolved,canmanifestnewgoodscomeintothemarkettheproductsuperiority.Therefore,aperformancesuperiorproductisbornatthesametime,alsoisfollowingahigherrisk.Shouldemphasize,ifdesignsitselfdoesnotrequesttousethebrand-newmethod,isnotunnecessarymerelyforthegoalwhichtransformtousethenewmethod.Inthedesignpreliminarystage,shouldallowtodesignthepersonnelfullytodisplaythecreativity,noteachkindofrestraint.Evenifhashadmanyimpracticalideas,alsocaninthedesignearlytime,namelyinfrontoftheplanblueprintiscorrected.Onlythen,onlythendoesnotsendtostopsuptheinnovationthementality.Usually,mustproposeseveralsetsofdesignproposals,thenperformthecomparison.Hasthepossibilityverymuchintheplanwhichfinallydesignated,hasusedcertainnotinplansomeideaswhichaccepts.Howdoesthepsychologistfrequentlydiscusscausesthemachinewhichthepeopleadaptsthemtooperate.Designspersonnel''sbasicresponsibilityisdiligentlycausesthemachinetoadaptthepeople.Thiscertainlyisnotaneasywork,becausecertainlydoesnothavetoallpeopletosayinfactallisthemostsuperioroperatingareaandtheoperatingprocess.Anotherimportantquestion,projectengineermustbeabletocarryontheexchangeandtheconsultationwithotherconcernedpersonnel.Intheinitialstage,designsthepersonneltohavetocarryontheexchangeandtheconsultationonthepreliminarydesignwiththeadministrativepersonnel,andisapproved.Thisgenerallyisthroughtheoraldiscussion,theschematicdiagramandthewritingmaterialcarrieson.Inordertocarryontheeffectiveexchange,needstosolvethefollowingproblem:(1)designswhetherthisproducttrulydoesneedforthepeople?Whetherthereiscompetitiveability(2)doesthisproductcomparewithothercompanies''existingsimilarproducts?(3)producesthiskindofproductiswhethereconomical?(4)productserviceiswhetherconvenient?(5)productwhetherthereissale?Whethermaygain?Onlyhasthetimetobeabletoproducethecorrectanswertoabovequestion.But,theproductdesign,themanufactureandthesaleonlycanincarryontotheabovequestionpreliminaryaffirmationanswerfoundationin.Projectengineeralsoshouldthroughthedetaildrawingandtheassemblydrawing,carriesontheconsultationtogetherwiththebranchofmanufacturetothefinallydesignproposal.Usually,canhavesomeprobleminthemanufactureprocess.Possiblycanrequesttosomecomponentssizeorthecommondifferencemakessomechanges,causesthecomponentstheproductiontochangeeasily.But,intheprojectchangemusthavetopassthroughdesignsthepersonneltoauthorize,guaranteedcannotdamagetheproductthefunction.Sometimes,wheninfrontofproductassemblyorinthepackingforeignshipmentexperimentonlythendiscoversinthedesignsomekindofflaw.Theseinstancesexactlyshowedthedesignisadynamicprocess.Alwayshasabettermethodtocompletethedesignwork,designsthepersonneltobesupposedunceasinglydiligently,seeksthesebettermethod.Recentyear,theengineerigmaterialchoicealreadyappearedimportantly.Inaddition,thechoiceprocessshouldbetothematerialcontinuouslytheunceasingagainappraisalprocess.Thenewmaterialunceasinglyappears,butsomeoriginalmaterialscanobtainthequantitypossiblycanreduce.Theenvironmentalpollution,materialrecyclingaspectandsoonuse,worker''shealthandsecurityfrequentlycanattachthenewlimitingconditiontothechoiceofmaterial.Inordertoreducetheweightorsavestheenergy,possiblycanrequesttheusedifferentmaterial.Comesfromdomesticandinternationalcompetition,toproductservicemaintenanceconveniencerequestenhancementandcustomer''saspecttheandsoonfeedbackpressure,canurgethepeopletocarryontothematerialreappraises.Becausethematerialdoesnotselectwhencreatedtheproductresponsibilitylawsuit,hasalreadyhadtheprofoundinfluence.Inaddition,thematerialandbetweenthematerialprocessinginterdependenceisalreadyknownbythepeopleclearly.Therefore,inordertocanandguaranteesthequalityinthereasonablecostunderthepremisetoobtainsatisfactiontheresult,projectengineermakesengineersalltohaveearnestlycarefullytochoose,thedeterminationandtheusematerial.Makesanyproductthefirststepofworkallisdesigns.Designsusuallymaydivideintoseveralexplicitstages:(a)preliminarydesign;(b)functionaldesign;(c)productiondesign.Inthepreliminarydesignstage,thedesigneremphaticallyconsideredtheproductshouldhavefunction.Usuallymustconceiveandconsiderseveralplans,thendecidedthiskindofthoughtiswhetherfeasible;Ifisfeasible,thenshouldmakesthefurtherimprovementtoorseveralplans.Inthisstage,thequestionwhichonlymustconsideraboutthechoiceofmaterialis:Whetherhastheperformancetoconformtotherequestmaterialtobepossibletosupplythechoice;Ifno,whetherhasabiggerassuranceallpermitsinthecostandthetimeinthelimitdevelopsonekindofnewmaterial.Inthefunctionaldesignandtheengineeringdesignstage,needstomakeapracticalfeasibledesign.Mustdrawupthequitecompleteblueprintinthisstage,choosesanddetermineseachkindofcomponentsthematerial.Usuallymustmaketheprototypeortheworkingmodel,andcarriesontheexperimenttoit,theappraisalproductfunction,thereliability,theoutwardappearanceandtheservicemaintenanceandsoon.Althoughthiskindofexperimentpossiblycanindicate,entersintheproducttotheproductionbaseinfrontof,shouldreplacecertainmaterials,but,absolutelycannotthispointtakenotearnestlychoosesthematerialtheexcuse.Shouldunifytheproductthefunction,earnestlycarefullyconsiderstheproducttheoutwardappearance,thecostandthereliability.Hastheachievementverymuchthecompanywhenmanufactureallprototypes,selectsthematerialshouldthematerialwhichuseswithitsproductioninbesame,andusesthesimilarmanufacturetechnologyasfaraspossible.Likethishastheadvantageverymuchtothecompany.Thefunctioncompleteprototypeifcannotactaccordingtotheanticipatedsalesvolumeeconomicallytomake,orisprototypicalandtheofficialproductioninstallmenthasinthequalityandthereliableaspectisverygreatlydifferent,thenthiskindofprototypedoesnothavethegreatvalue.Projectengineerisbestcancompletelycompletethematerialinthisstagetheanalysis,thechoiceandthedeterminationwork,butisnotremainsittotheproductiondesignstagedoes.Because,iscarriesonintheproductiondesignstagematerialreplacementbyotherpeople,thesepeopleareinferiortoprojectengineertotheproductallfunctionsunderstanding.Intheproductiondesignstage,isshouldcompletelydeterminewiththematerialrelatedmainquestionthematerial,causesthemtoadaptwiththeexistingequipment,canusetheexistingequipmenteconomicallytocarryontheprocessing,moreoverthematerialquantitycanquitebeeasytoguaranteethesupply.Inthemanufactureprocess,inevitablycanappeartousesthematerialtomakesomechangesthe