機械制造技術(shù)課程設(shè)計-軸的加工工藝及鉆10和3.5孔夾具設(shè)計

PAGE25成績_________機械制造技術(shù)課程設(shè)計題目軸零件的機械加工工藝規(guī)程和夾具設(shè)計院（系）機械與汽車工程學(xué)院班級機制學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二○二二年五月

軸零件的機械加工工藝規(guī)程和夾具設(shè)計摘要:本設(shè)計是基于軸零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。軸零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。關(guān)鍵詞:軸類零件，加工工藝，專用夾具，設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\u第一章零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工藝分析 21.3零件生產(chǎn)類型的選擇 3第二章確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 52.1選擇毛坯 52.2確定毛坯的尺寸公差和加工余量 52.3繪制毛坯-零件合圖 6第三章工藝過程設(shè)計 73.1定位基準的選擇 73.2零件各表面加工方法的選擇 73.3加工階段的劃分 83.4工序順序安排 93.5熱處理工序及輔助工序的安排 103.6確定總的工藝路線 103.7工藝裝備的選擇 12第四章半精車φ20和φ16外圓機械加工工序設(shè)計 144.1工序簡圖的繪制 144.2工序余量的確定 154.3工序尺寸的確定 154.4切削用量計算 154.5時間定額估算 18第五章鉆φ10孔和φ3.5孔專用夾具設(shè)計 185.1夾具設(shè)計任務(wù) 185.2擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖 185.3繪制夾具裝配總圖 225.4夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術(shù)要求 225.5 夾具專用零件圖設(shè)計繪制 23結(jié)論 24參考文獻 25致謝 27零件的分析1.1零件的作用題目給出的零件是軸。軸的作用（1）軸廣泛應(yīng)用于輕負荷便于拆裝的地方。有許多軸承在裝配和拆卸中會遇到困難，所以軸得到廣泛應(yīng)用，但也存在一些不足，軸的精度直接影響軸的徑向跳動。圖1軸1.2零件的工藝分析由軸零件圖可知。軸是一個軸類零件，它的外表面上有2個平面需要進行加工。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下：（1）以外圓面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：φ20外圓面、φ16外圓面的加工；其中表面粗糙度要求為。（2）以φ10孔為主要加工表面的孔。這一組加工表面包括：φ10孔為主要加工表面的孔，粗糙度為端面。（3）其他各個小孔，φ3.5孔1.3零件生產(chǎn)類型的選擇由以上分析可知。該軸零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于軸來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。零件毛坯的生產(chǎn)加工主要有三種方式：鑄造、鍛壓、焊接。一常見零件毛坯類型機械零件的常用毛坯包括鑄件、鍛件、軋制型材、擠壓件、沖壓件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。1．鑄件是形狀較復(fù)雜的零件毛坯，宜采用鑄造方法制造。目前生產(chǎn)中的鑄件大多數(shù)是砂型鑄造，少數(shù)尺寸較小的優(yōu)質(zhì)鑄件可采用特種鑄造，如金屬性鑄造、熔模鑄造和壓力鑄造等。2．鍛件適用于強度要求較高，形狀比較簡單的零件毛坯，鍛造方法有自由鍛和模鍛。自由鍛的加工余量大，鍛件精度低，生產(chǎn)率不高，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件毛坯制造。模鍛加工余量小，鍛件精度高，生產(chǎn)率高，適用于中小型零件毛坯的大批量生產(chǎn)。3．型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋型材的精度較低，適用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度較高，適用于對毛坯精度要求較高的中小型零件的毛坯制造，可用于自動機床加工。4．焊接件是根據(jù)需要用焊接的方法將同類材料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造簡單，生產(chǎn)周期短，但變形較大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。焊接方法適用于大型毛坯、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的毛坯制造。5．冷沖壓件適用于形狀復(fù)雜的板料零件。二毛坯選擇的原則選擇毛坯的基本任務(wù)是選定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝和費用，而且對零件的加工質(zhì)量、加工方法、生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本都有很大的影響。因此，選擇毛坯要從毛坯的制造和機械加工兩方面綜合考慮，以求得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。在選擇毛坯時應(yīng)考慮下列因素：1．零件材料及力學(xué)性能要求例如材料為鑄鐵的零件，應(yīng)選擇鑄造毛坯。對于重要的鋼制零件，為獲得良好的力學(xué)性能，應(yīng)選用鍛件毛坯；形狀較簡單及力學(xué)性能不太高時，可用型材毛坯；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。2．零件的結(jié)構(gòu)形狀與大小軸類零件毛坯，如直徑和臺階相差不大，可用棒料；如各臺階尺寸相差較大，則宜選用鍛件。大型零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；中小型零件可用模鍛件或特種鑄造件。3．生產(chǎn)類型大批大量生產(chǎn)時，應(yīng)選用毛坯精度和生產(chǎn)率均較高的毛坯制造方法，和精密如模鍛、金屬型機器造型鑄造和精密鑄造。單件小批生產(chǎn)時，可采用木模手工造型鑄造或自由鍛造。4．現(xiàn)有生產(chǎn)條件選擇毛坯時，必須考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如現(xiàn)有毛坯制造的水平和設(shè)備情況，外協(xié)的可能性及經(jīng)濟性等。5．充分利用新工藝、新材料為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮應(yīng)用新工藝、新技術(shù)和新材料。如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓和粉末冶金等在機械中的應(yīng)用日益廣泛，這些方法可以大大減少機械加工量，節(jié)約材料，大大提高了經(jīng)濟效益。三典型零件毛坯的選擇根據(jù)毛坯的選擇原則，下面分別介紹軸桿類、盤套類和機架箱體類等典型零件的毛坯的選擇方法。1．軸桿類零件的毛坯選擇作用：軸桿類零件指各種傳動軸、機床主軸、絲杠、光杠、曲軸、偏心軸、凸輪軸、齒輪軸、連桿、搖臂、螺栓、銷子等。這類零件一般軸向（縱向）尺寸遠大于徑向(橫向)尺寸，是機械產(chǎn)品中支撐傳動件、承受載荷、傳遞扭矩和動力的常見典型零件。毛坯選擇：軸類零件最常用毛坯是型材和鍛件。對于光滑的或有階梯但直徑相差不大的一般軸，常用型材（即熱軋或冷拉圓鋼）作為毛坯。對于直徑相差較大的階梯軸或要承受沖擊載荷和腳邊應(yīng)力的重要軸，均采用鍛件作為毛坯。生產(chǎn)批量較小時，采用自由鍛件。生產(chǎn)批量較大時，采用模鍛件。對于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的大型軸類零件，其毛坯采用砂型鑄造件、焊接結(jié)構(gòu)件或鑄-焊結(jié)構(gòu)毛坯。2．盤套類零件的毛坯選擇結(jié)構(gòu)特征：盤套類零件時指直徑尺寸較大而長度尺寸相對較長的回轉(zhuǎn)體零件（一般長度與直徑之比小于1）。盤套類零件指各種齒輪、帶輪、飛輪、聯(lián)軸節(jié)、套環(huán)、軸承環(huán)、端蓋及螺母、墊圈等。圓柱齒輪的毛坯選擇鋼制齒輪的毛坯選擇取決于齒輪的選材、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、使用條件及生產(chǎn)批量等因素。毛坯選擇：①尺寸較小且性能要求不高，可直接采用熱軋棒料。②直徑較大且性能要求高，一般都采用鍛造毛坯。生產(chǎn)批量較小或尺寸較大的齒輪，采用自由鍛造。生產(chǎn)批量較大的中小尺寸的齒輪，采用模鍛造。③對于直徑比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的不便于鍛造的齒輪，采用鑄鋼或焊接組合毛坯。根據(jù)圖紙參數(shù)要求，選擇生產(chǎn)批量較大的軸，采用圓鋼型材開料。第二章確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2.1選擇毛坯零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟意義。根據(jù)該零件的材料為45#、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇型材開料。2.2確定毛坯的尺寸公差和加工余量（1）確定毛坯的加工余量根據(jù)毛坯制造方法采用的造型，查取《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5，“軸”零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為45#，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。（2）確定外圓的加工余量由于零件的外形尺寸變化不大,軸的直徑比較小,才為φ30,外圓的加工余量比較小,具體參考圖.（2）面的加工余量。根據(jù)工序要求，結(jié)合面加工分粗、精銑加工。2.3繪制毛坯-零件合圖毛坯圖如圖2-1圖2-1毛坯圖第三章工藝過程設(shè)計3.1定位基準的選擇1、粗基準的選擇粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求：（1）保證各重要支承的加工余量均勻；（2）保證裝入軸的零件與箱壁有一定的間隙。為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準。即以軸的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。2、精基準的選擇從保證軸孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。精基準的選擇應(yīng)能保證軸在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從軸零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是軸的裝配基準，但因為它與軸的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都有一定的困難，所以不予采用。3.2零件各表面加工方法的選擇10 粗車φ20外圓、φ16外圓及右端面 粗車φ20外圓、φ16外圓Ra12.5um 臥式車床CA614020 粗車φ24外圓以及左端面 粗車φ24外圓以及左端面Ra12.5um 臥式車床CA614030 半精車φ20外圓、φ16外圓 半精車φ20外圓、φ16外圓Ra3.2um 臥式車床CA614040 半精車φ24外圓以及左端面 半精車φ24外圓以及左端面Ra3.2um 臥式車床CA614050 精車φ20外圓、φ16外圓 精車φ20外圓、φ16外圓Ra1.6um 臥式車床CA614060 精車φ24外圓以及左端面 精車φ24外圓以及左端面Ra1.6um 臥式車床CA614070 車2X0.5退刀槽 車2X0.5退刀槽 臥式車床CA614080 銑寬度為22的兩側(cè)平面 銑寬度為22的兩側(cè)平面Ra6.3um, 銑床X52K90 鉆φ10孔和φ3.5孔 鉆φ10孔和φ3.5孔，Ra6.3um, 立式鉆床Z525100 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度Ra12.5um 立式鉆床Z525110 磨φ20外圓、φ16外圓 磨φ20外圓、φ16外圓Ra0.8um 外圓磨床M114W120 鉗工去毛刺 鉗工去毛刺 130 檢驗入庫 檢驗入庫 3.3加工階段的劃分φ20外圓、φ16外圓采用粗車-半精車-精車-磨削的加工銑寬度為22的兩側(cè)平面采用直接銑削的方式加工(1)劃分方法零件的加工質(zhì)量要求較高時，都應(yīng)劃分加工階段。一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果零件要求的精度特別高，表面粗糙度很細時，還應(yīng)増加光整加工和超精密加工階段。各加工階段的主要任務(wù)是：1)粗加工階段主要任務(wù)是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品。因此，應(yīng)采取措施盡可能提高生產(chǎn)率。同時要為半精加工階段提供精基準，并留有充分均勻的加工余量，為后續(xù)工序創(chuàng)造有利條件。2)半精加工階段達到一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為主要表面的精加工作準備。同時完成一些次要表面的加工（如緊固孔的鉆削，攻螺紋，銑鍵槽等）。3)精加工階段主要任務(wù)是保證零件各主要表面達到圖紙規(guī)定的技術(shù)要求。4)光整加工階段對精度要求很高（IT6以上），表面粗糙度很小（小于Ra0.2m）的零件，需安排光整加工階段。其主要任務(wù)是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度。(2)劃分加工階段的原因1)保證加工質(zhì)量的需要零件在粗加工時，由于要切除掉大量金屬，因而會產(chǎn)生較大的切削力和切削熱，同時也需要較大的夾緊力，在這些力和熱的作用下，零件會產(chǎn)生較大的變形。而且經(jīng)過粗加工后零件的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，也會使零件發(fā)生變形。如果不劃分加工階段而連續(xù)加工，就無法避免和修正上述原因所引起的加工誤差。加工階段劃分后，粗加工造成的誤差，通過半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量，保證了零件的加工要求。2)合理使用機床設(shè)備的需要粗加工一般要求功率大，剛性好，生產(chǎn)率高而精度不高的機床設(shè)備。而精加工需采用精度高的機床設(shè)備，劃分加工階段后就可以充分發(fā)揮粗、精加工設(shè)備各自性能的特點，避免以粗干精，做到合理使用設(shè)備。這樣不但提高了粗加工的生產(chǎn)效率，而且也有利于保持精加工設(shè)備的精度和使用壽命。3)及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷毛坯上的各種缺陷（如氣孔、砂眼、夾渣或加工余量不足等），在粗加工后即可被發(fā)現(xiàn)，便于及時修補或決定報廢，以免繼續(xù)加工后造成工時和加工費用的浪費。4)便于安排熱處理熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段，如精密主軸在粗加工后進行去除應(yīng)力的人工時效處理，半精加工后進行淬火，精加工后進行低溫回火和冰冷處理，最后再進行光整加工。這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工——半精加工——精加工——光整加工階段。3.4工序順序安排對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。軸加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到軸加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結(jié)合面上的孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。后續(xù)工序安排應(yīng)當遵循粗精分開和先外圓后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。對于軸，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。3.5熱處理工序及輔助工序的安排軸需要進行調(diào)質(zhì)處理，輔助工序需要去毛刺3.6確定總的工藝路線根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將軸加工工藝路線確定如下：工藝路線一：10 粗車φ20外圓、φ16外圓及右端面 粗車φ20外圓、φ16外圓Ra12.5um20 粗車φ24外圓以及左端面 粗車φ24外圓以及左端面Ra12.5um30 半精車φ20外圓、φ16外圓 半精車φ20外圓、φ16外圓Ra3.2um40 半精車φ24外圓以及左端面 半精車φ24外圓以及左端面Ra3.2um50 精車φ20外圓、φ16外圓 精車φ20外圓、φ16外圓Ra1.6um60 精車φ24外圓以及左端面 精車φ24外圓以及左端面Ra1.6um70 車2X0.5退刀槽 車2X0.5退刀槽80 銑寬度為22的兩側(cè)平面 銑寬度為22的兩側(cè)平面Ra6.3um,90 鉆φ10孔和φ3.5孔 鉆φ10孔和φ3.5孔，Ra6.3um,100 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度Ra12.5um110 磨φ20外圓、φ16外圓 磨φ20外圓、φ16外圓Ra0.8um120 鉗工去毛刺 鉗工去毛刺130 檢驗入庫 檢驗入庫工藝路線二：10 粗車φ20外圓、φ16外圓及右端面 粗車φ20外圓、φ16外圓Ra12.5um20 粗車φ24外圓以及左端面 粗車φ24外圓以及左端面Ra12.5um30 半精車φ20外圓、φ16外圓 半精車φ20外圓、φ16外圓Ra3.2um40 半精車φ24外圓以及左端面 半精車φ24外圓以及左端面Ra3.2um50 精車φ20外圓、φ16外圓 精車φ20外圓、φ16外圓Ra1.6um60 精車φ24外圓以及左端面 精車φ24外圓以及左端面Ra1.6um70 車2X0.5退刀槽 車2X0.5退刀槽80 銑寬度為22的兩側(cè)平面 銑寬度為22的兩側(cè)平面Ra6.3um,90 鉆φ10孔和φ3.5孔 鉆φ10孔和φ3.5孔，Ra6.3um,100 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度Ra12.5um110 磨φ20外圓、φ16外圓 磨φ20外圓、φ16外圓Ra0.8um120 鉗工去毛刺 鉗工去毛刺130 檢驗入庫 檢驗入庫以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案一比較合理。綜合選擇方案一：10 粗車φ20外圓、φ16外圓及右端面 粗車φ20外圓、φ16外圓Ra12.5um20 粗車φ24外圓以及左端面 粗車φ24外圓以及左端面Ra12.5um30 半精車φ20外圓、φ16外圓 半精車φ20外圓、φ16外圓Ra3.2um40 半精車φ24外圓以及左端面 半精車φ24外圓以及左端面Ra3.2um50 精車φ20外圓、φ16外圓 精車φ20外圓、φ16外圓Ra1.6um60 精車φ24外圓以及左端面 精車φ24外圓以及左端面Ra1.6um70 車2X0.5退刀槽 車2X0.5退刀槽80 銑寬度為22的兩側(cè)平面 銑寬度為22的兩側(cè)平面Ra6.3um,90 鉆φ10孔和φ3.5孔 鉆φ10孔和φ3.5孔，Ra6.3um,100 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度 鉆孔攻絲M10，孔口倒角60度Ra12.5um110 磨φ20外圓、φ16外圓 磨φ20外圓、φ16外圓Ra0.8um120 鉗工去毛刺 鉗工去毛刺130 檢驗入庫 檢驗入庫3.7工藝裝備的選擇機床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，它不但直接影響工件的加工質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。1.機床的選擇原則機床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)；機床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)；機床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)；機床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。2.夾具的選擇本零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，所用的夾具應(yīng)為專用夾具。3.刀具的選擇刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。在選擇時應(yīng)盡可能采用標準刀具，必要時可采用符合刀具和其他專用刀具。4.量具的選擇量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所檢驗的精度來選擇。在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》[13]所選擇的加工工藝裝備如下表所示：表2.3加工工藝裝備選用工序號機床設(shè)備刀具量具工序10車臥式車床CA6140外圓車刀游標卡尺工序20臥式車床CA6140外圓車刀游標卡尺工序30臥式車床CA6140外圓車刀卡尺、塞規(guī)工序40\50\60臥式車床CA6140外圓車刀游標卡尺工序80銑床X52K銑刀游標卡尺工序90\100鉆立式鉆床Z525麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀內(nèi)徑千分尺，塞規(guī)工序Ⅻ鉗（免填）游標卡尺工序ⅩⅢ檢內(nèi)徑千分尺、游標卡尺、塞規(guī)由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來完成。平端面確定工件的總長度。可選用量具為多用游標卡尺（mm）,測量范圍0～1000mm（參考文獻[2]表6—7）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻[2]表4—3），專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。鉆中心孔。選用60°中心鉆（參考文獻[4]第6章）。第四章半精車φ20和φ16外圓機械加工工序設(shè)計4.1工序簡圖的繪制4.2工序余量的確定表2.1毛坯尺寸及機械加工總余量表加工表面基本尺寸機械加工總余量毛坯尺寸φ20外圓2010φ30φ16外圓1614φ304.3工序尺寸的確定4.4切削用量計算工序30半精車φ20外圓、φ16外圓已知加工材料為45，有外皮，機床CA6140普通車床，工件用卡盤固定。所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。①.確定切削深度由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故=（3-1）②.確定進給量根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，進給量=0.5～1.0按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構(gòu)允許進給力=3530。根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：=950=1111.5（3-2）由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選=可用。③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。④.確定切削速度切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鍛造件，，，切削速度=。切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：==63（3-3）===120（3-4）根據(jù)CA6140車床說明書選擇=125這時實際切削速度為：==（3-5）⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，=切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：=1.7=1.2（3-6）根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：=3.75，=，==，=⑥.倒角為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同換車刀手動進給。⑦.計算基本工時（3-7）式中=++，=由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+===4.5時間定額估算計算基本工時由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=32+==第五章鉆φ10孔和φ3.5孔專用夾具設(shè)計5.1夾具設(shè)計任務(wù)利用本夾具主要用來鉆圓周面上鉆φ10孔和φ3.5孔孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。5.2擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：方案Ⅰ：選外圓面平面、和側(cè)面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。由參考文獻[5]查表可得：切削力公式：式中查表得：其中：即：實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：有：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表可得：所以根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：安全系數(shù)K可按下式計算：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：由此可得：所以由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。夾緊力的確定夾緊力方向的確定夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。夾緊力作用點的選擇a.夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。b.夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。c.夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。(3)夾緊力大小的估算理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。估算的步驟：a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф(FP)。b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）擴力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：螺旋夾緊力：該夾具采用夾緊機構(gòu)，由上述計算易得：由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：=1\*GB2⑴定位誤差：其中：，，，⑵夾緊誤差：其中接觸變形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨損造成的加工誤差：通常不超過⑷夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。5.3繪制夾具裝配總圖夾具裝配體如圖5-2所示圖5-2夾具裝配體5.4夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術(shù)要求1.零件加工表面不應(yīng)有劃痕,擦傷等損傷零件表面的缺陷。2.本夾具用于Z525鉆床,加工。1、鉆模板安裝準確后，用錐銷定位；2、鉆套工作面與定位支承板工作面垂直度誤差不大于0.05mm；3、鉆套工作面與夾具體安裝基面垂直度誤差不大于0.05mm；4、定位支承板工作面對夾具體安裝基面平行度誤差不大于0.02mm；5、裝配過程中不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。夾具專用零件圖設(shè)計繪制由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。由于工件采用V型塊定位外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經(jīng)過切削加工達到我們要求的定位尺寸。結(jié)論通過近一個月的課程設(shè)計，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計的整個過程。在整個設(shè)計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計，也是最難的一次。在設(shè)計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計。本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。（3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。東北大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）參考文獻43參考文獻[1]劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1982.(1)[2]孫已德，機床夾具圖冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1984：20-23。[3]貴州工學(xué)院機械制造工藝教研室，機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M]，貴陽：貴州任命出版社，1983：42-50。[4]劉友才，機床夾具設(shè)計[Ｍ]，北京：機械工業(yè)出版社，1992。[5]孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1991。[6]《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。[7]李洪，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。[8]馬賢智，機械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標準出版社，1994。[9]上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。[10]周永強，高等學(xué)校課程設(shè)計指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。[11]薛源順,機床夾具設(shè)計(第二版)[M],機械工業(yè)出版社,2003.1[12]余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。[13]東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。[14]李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。[15]廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2000：9-19。[16]哈爾濱工業(yè)大學(xué),哈爾濱市教育局,專用機床夾具設(shè)計與制造,黑農(nóng)江人民出版社,1979.12[17]樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4-17。[18]MachineToolsN.chernor1984.[19]MachineToolMetalworkingJohnL.Feirer1973.[20]HandbookofMachineToolsManfredweck1984.[21]Sorsl.fatiguedesignofmachinecomponents.oxford:pergramonpress.1971致謝在本文完成之際，首先向我最尊敬的導(dǎo)師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設(shè)計進行了指導(dǎo)。在我課程設(shè)計這段時間，無論在學(xué)習(xí)還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關(guān)懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設(shè)計關(guān)鍵性的技術(shù)指導(dǎo)，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導(dǎo)，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!課程設(shè)計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經(jīng)驗缺乏，設(shè)計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。此外還要感謝那些給予過我關(guān)心、幫助的老師和同學(xué)，正是有了大家的關(guān)懷、鼓力和我自己的努力，此設(shè)計才得以順利完成。機械設(shè)計理論機械設(shè)計是一門通過設(shè)計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。進行各種機械設(shè)計工作的人員通常被稱為設(shè)計人員或者機械設(shè)計工程師。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。如前所訴，機械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設(shè)計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。應(yīng)當把機械設(shè)計看成是機械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個良機。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。一個好的設(shè)計人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有耐心，因為所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設(shè)計師應(yīng)該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預(yù)料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風(fēng)險。應(yīng)該強調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。在設(shè)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設(shè)計方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機器。設(shè)計人員的基本職責(zé)是努力使機器來適應(yīng)人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。為了進行有效的交流，需要解決下列問題：（1）所設(shè)計的這個產(chǎn)品是否真正為人們所需要？（2）此產(chǎn)品與其他公司的現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比有無競爭能力？（3）生產(chǎn)這種產(chǎn)品是否經(jīng)濟？（4）產(chǎn)品的維修是否方便？（5）產(chǎn)品有無銷路？是否可以盈利？只有時間能對上述問題給出正確答案。但是，產(chǎn)品的設(shè)計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進行。設(shè)計工程師還應(yīng)該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設(shè)計方案進行磋商。通常，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題?？赡軙髮δ硞€零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設(shè)計人員批準，以保證不會損傷產(chǎn)品的功能。有時，在產(chǎn)品的裝配時或者裝箱外運前的試驗中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計是一個動態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O(shè)計工作，設(shè)計人員應(yīng)該不斷努力，尋找這些更好的方法。近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應(yīng)該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會促使人們對材料進行重新評價。由于材料選用不當造成的產(chǎn)品責(zé)任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關(guān)系已經(jīng)被人們認識得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結(jié)果，設(shè)計工程師的制造工程師都必須認真仔細地選擇、確定和使用材料。制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計。設(shè)計通常可以分為幾個明確的階段：（a）初步設(shè)計；（b）功能設(shè)計；（c）生產(chǎn)設(shè)計。在初步設(shè)計階段，設(shè)計者著重考慮產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應(yīng)該對其中一個或幾個方案作進一步的改進。在此階段，關(guān)于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。在功能設(shè)計和工程設(shè)計階段，要做出一個切實可行的設(shè)計。在這個階段要繪制出相當完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機或者實物模型，并對其進行試驗，評價產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗可能會表明，在產(chǎn)品進入到生產(chǎn)階段之前，應(yīng)該更換某些材料，但是，絕對不能將這一點作為不認真選擇材料的借口。應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品的功能，認真仔細地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個很有成就的公司在制造所有的樣機時，所選用的材料應(yīng)該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術(shù)。這樣對公司是很有好處的。功能完備的樣機如果不能根據(jù)預(yù)期的銷售量經(jīng)濟地制造出來，或者是樣機與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機就沒有多大的價值。設(shè)計工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設(shè)計階段去做。因為，在生產(chǎn)設(shè)計階段材料的更換是由其他人進行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計工程師。在生產(chǎn)設(shè)計階段中，與材料有關(guān)的主要問題是應(yīng)該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設(shè)備相適應(yīng)，能夠利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)濟地進行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應(yīng)。在制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費的代價要高。在設(shè)計階段做好材料選擇工作，可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當然，這些新材料可能降低成本、改進產(chǎn)品的性能。但是，必須對新材料進行認真的評價，以確保其所有性能都滿足要求。應(yīng)當記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責(zé)任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮擦黑年品可能的合理用途（如有可能，設(shè)計人員還應(yīng)進一步預(yù)測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當其長期性能數(shù)據(jù)是如此的時候；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。MachinedesigntheoryThemachinedesignisthroughdesignsthenewproductorimprovestheoldproducttomeetthehumanneedtheapplicationtechnicalscience.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,thequestionwhichonlymustconsideraboutthechoiceofmater