摘要论述了航空发动机上活门壳体的机械加工工艺规程的制定过程，及一套夹具的设计过程。本文参考了大量的与机床夹具相关的文献，并分析了国内外机床夹具的发展研究现状。论文对零件进行了工艺性分析，确定了毛坯的制造形势及技术要求，为工艺路线的编制奠定了基础，最终确定了零件加工的工艺路线方案。通过六点定位原理设计了一套铣床夹具。以 SolidWorks 软件为三维可视化设计平台，完成了对零件可视化设计的三维实体建模。关键词：壳体；工艺规程；夹具；三维设计AbstractDiscusses on the aircraft engine the valve casing machining process planning formulation process, and a fixture of the design process.In this paper, a lot of reference and machine tool fixture in relevant literature, and has analyzed the domestic and foreign research status the development of machine tool fixture.Study on the parts of the process analysis, to determine the blank of manufacturing situation and technical requirements, process route for the preparation of laid the foundation, and ultimately determine the machining process route plan.By six point locating principle to design a set of milling fixture.Taking SolidWorks software for 3D visual design platform, completed the parts design visualization of 3D entity modeling.Key words: shell; procedure; fixture; three dimensional design目录1 绪论11.1 课题的研究目的和意义11.2 国内外的研究现状11.2.1 国内研究现状11.2.2 国外研究现状21.3 可视化技术31.4 课题研究的主要内容32 机械加工工艺规程设计52.1 机械加工工艺规程概述52.1.1 机械加工工艺规程的设计的主要依据52.1.2 确定零件的生产类型52.2 确定毛坯的种类和制造方法52.3 拟定机械加工工艺路线62.3.1 零件的工艺分析62.3.2 确定工艺组合72.3.3 拟定工艺路线82.3.4 划分加工阶段92.3.5 基准的选择102.3.6 工艺规程的分析112.4 确定工序间的加工余量、工序尺寸和公差142.4.1 确定工序间加工余量应考虑的因素142.4.2 确定工序的加工余量，工序尺寸和公差152.5 确定各工序的工艺装配，切削用量和额定工时163 夹具设计373.1 夹具设计概述373.1.1 夹具的功能和作用373.1.2 机床夹具的设计要求373.1.3 机床夹具设计重点解决的问题373.2 专用夹具设计383.2.1 夹具设计分析383.2.2 夹具设计384 壳体的三维建模424.1 简介424.2 三维实体建模43总结与展望48致谢49参考文献50附录A 英文资料52附录B 汉语翻译611 绪论1.1 课题的研究目的和意义 保证加工精度方面，采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 提高生产率、降低成本方面，用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 扩大机床的工艺范围方面，使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 减轻工人的劳动强度方面，用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。1.2 国内外的研究现状1.2.1 国内研究现状国内现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。标准化就是机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。精密化就是随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1，用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右，在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。1.2.2 国外研究现状从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020%左右。特别是近年来，机床夹具发展迅速，如图1.1所示为KHFR伸缩卡爪式卡盘。数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：(1)能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；(2)能装夹一组具有相似性特征的工件；(3)能适用于精密加工的高精度机床夹具；(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；(6)提高机床夹具的标准化程度。 图 1.1 KHFR伸缩卡爪式卡盘1.3 可视化技术最近几年计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成，这些三维表现技术使我们能够再现三维世界中的物体，能够用三维形体来表示复杂的信息，这种技术就是可视化（Visualization）技术。可视化技术使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，和计算机直接交流。这种技术已经把人和机器的力量以一种直觉而自然的方式加以统一，这种革命性的变化无疑将极大地提高人们的工作效率。可视化技术赋予人们一种仿真的、三维的并且具有实时交互的能力，这样人们可以在三维图形世界中用以前不可想象的手段来获取信息或发挥自己创造性的思维。机械工程师可以从二维平面图中得以解放直接进入三维世界，从而很快得到自己设计的三维机械零件模型。1.4 课题研究的主要内容1. 查阅壳体零件的相关资料，了解该零件的结构特性及制造工艺特性。2绘制壳体零件工程图及三维图。3绘制壳体零件毛坯图。4制定壳体零件机械加工工艺规程。5绘制壳体零件专用夹具装配图及夹具体零件图。2 机械加工工艺规程设计2.1 机械加工工艺规程概述2.1.1 机械加工工艺规程的设计的主要依据制定工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，以近可能少的劳动消耗和最少的费用损失，按计划规定的速度，可靠的加工出符合图纸和设计要求的零件。机械加工工艺过程的设计主要依靠产品装配图样和零件图样；产品的生产纲领；现有生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系、工艺装备及专用设备的制造能力、有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件、技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。 2.1.2 确定零件的生产类型生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。不同的生产类型有不同的机械加工工艺特征。考虑到该零件形状特殊，外形中等复杂，根据工厂实际调研结果，活门壳体的年生产量为500件。同时要考虑生产中的备品与废品的比例。在进行零件机械加工工艺设计时，一般使用一年的生产纲领。计算公式如下： (2.1)其中, ：零件产量数 ：比例因子 =1 ：备品的百分率 =5% ：废品的百分率 =1%带入公式中：=5001（1+5%）（1+1%）=5302（件）年产总量为5302件，由资料中查出为成批生产。2.2 确定毛坯的种类和制造方法毛坯的种类形式（铸件、锻件和轧制的各种钢型）和质量对整个加工过程有着重要的意义。它确定了机械加工的质量，加工要素，材料的使用，劳动生产率和成本作用；即毛坯的总体状况决定了机械加工过程的制定。毛坯的种类和质量对机械加工余量的质量、材料的节约、劳动生产率的提高和成本的降低有着重要的作用。毛坯的选择应使毛坯的形状和尺寸尽量与零件成品相接近，从而可以减少加工余量，提高材料利用率，减少劳动时间和降低成本，而且考虑以下几个方面：1.零件的结构形状和外形尺寸：2.零件材料的公益性及零件对材料组织的要求：3.零