[毕业设计精品]托架机械加工工艺及工装设计.doc
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1、摘 要本论文通过对托架进行分析,在给定的生产条件下,总结实际生产经验和科学分析的基础上,由多个加工工艺方案优选制定出加工工艺过程。工艺规程是指导生产的重要技术文件,实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行。制定工艺规程应在一定的生产条件下,以最少的劳动量和最低的生产成本,在规定的期间内,可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。在编制零件的工艺规程时,提出了相应的夹具,量具和刀具设计任务书。根据任务书进行夹具的结构设计。确定夹具的结构方案中,在定位、夹紧、对定等各个部分的结构以及总体布局等方面的几个不同方案中,经过分析比较,确定合理的方案,最后绘制出夹具总图。就像上述的设计方法,我同样
2、设计了量具和刀具。关键词:工艺规程设计 工序 夹具 制造 量具 刀具AbstractThe graduation thesis analyze to the trestle,seltting at the given production condition,on the summing up the actual production experience and science analysis base,be processed by many the craft optimization establish to process planning.The rules of the cr
3、aft is the important technique which guide the produce document, the actual production must rule according to the craft gage distance of process the method and process the in proper order progress. The parts that establishment craft gage distance is at the request of under certainly of the productio
4、n condition, with at least of labor quantisty and minimum production cost, in the prescriptive the inside of term, process to match drawing and techniques dependablely.At the craft gage distance of the establishment parts hour, put forward the homologous fixture,gauge and tool design mission book. P
5、roceed the construction design of the fixture according to the mission book. The construction project inside of the certain fixture, in position, clip tightly, to a few and different project that settle a partial construction and total layout etc., compare through analysis, make sure the reasonable
6、project, draw the fixture general drawing finally. As mentioned above, I also designed rule and knife.Key words: process planning sheduling fixture manufacturing gauge tool1绪论制造工程是研究物质从原材料到合格产品的制造工艺过程的科学。由于历史的原因,制造工程主要指机械制造工程,即将原材料通过制造工艺变为具有一定功能的机器或零部件的过程。制造工程的主要内容包括材料成形和加工工艺两大部分。其中,材料成形主要是在保证性能要求的前
7、提,优质、低成本地获取具有一定结构和形状的毛坯或者产品的制造工艺,通常将其称为热加工工艺学。而加工工艺一般是指将材料成形所获得的毛坯,通过切除的工艺,优质、低成本地获取具有一定结构和形状、一定的精度和表面质量的产品的工艺过程,通常将其称为冷加工工艺学。但其内涵远远超了冷加工的范畴,主要包括车削、铣削、刨削、磨削、钳工、现代计算机控制的加工工艺(如数控机床和加工中心加工)、特种加工(如超声波加工、电火花加工和激光加工),以及快速制造。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
8、。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。2加工工艺设计2.1零件的分析 2.1.1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
9、,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。本课题关键问题大致分为以下几项:1、孔和平板的垂直度如何保证;2、孔与孔的平行度如何保证。3、零件不规则性导致设计夹具工作繁杂鉴于以往问题现初步拟定以下解决方案:1、为保证孔与平板垂直度要求及孔与孔的平行度要求,除了夹具设计精准外。拟采用互为基准的方法。2、为保证铸造质量应对磨具精度和质量提出较高要求,如果达不到要求可考虑压力铸造甚至融模铸造高技术铸造方法。在本课题
10、里,主要是制定托架的制造工艺规程及其工艺装备设计。并且撰写说明书。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
11、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。2.1.2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。2.1.3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
12、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
13、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。2.2 工艺规程设计2.2.1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(2)2.2.2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
14、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。2.2.3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 铣平面A工序 铣平面B工序 铣平面C工序 钻孔F18工序 钻孔F26工序 扩孔F33.85工序 精绞F34工序 钻孔F8工序 镗孔F10工序 钻孔8工序 攻螺纹2M87H工序 锪倒角C12.工艺路线方案二 工序 铣平面A工序 铣平面B工序
15、 铣平面C工序 钻孔F8工序 镗孔F10工序 钻孔F18工序 钻孔F26工序 扩孔F33.85工序 精绞F34工序 钻孔8工序 攻螺纹2M87H工序 锪倒角C13工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工F34孔再钻其它孔以保证孔和平面A的垂直度;而方案二则与此相反,先加工其中一孔,从而造成F34孔加工精度不要并且垂直度达不到要求。两相比较可以看出,第二种方案虽然少了装夹方面的工时,但是没有充分利用互为基准的原则,因此还是采用方案一比较合适。通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段,最终确定加工路线确定如下:工序010 以B面为粗基准,铣平面A。选用X6025立式铣
16、床并加专用夹具。工序020 以A面为精基准,铣平面B。选用X6025立式铣床并加专用夹具。工序030 以B面为精基准,铣平面C。选用X6025立式铣床并加专用夹具。工序040 钻孔F30。工序050 扩孔F33.85工序060 精绞F34工序070 钻孔F8工序080 镗孔F10工序090 攻螺纹2M87H工序100 锪倒角C1以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定支架零件材料为HT150,生产类型为中批生产,采用砂型铸造造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量和毛坯尺寸如下: 1. 孔10mm考虑其必须留有余量故
17、必然小于10mm,故必须实心铸造。2.面A、B、C根据加工的尺寸查机械制造工艺设计手册表149,A面加工余量为3.0mm。表面粗糙度值要求为Ra6.3um,粗加工即可。B面加工余量为1.5mm, 表面粗糙度值要求为Ra6.3um,粗加工即可。C面之间加工余量为2.0mm, 表面粗糙度值要求为Ra6.3um,粗加工即可。3.孔34mm根据加工的尺寸查机械制造工艺设计手册表149,确定其双边余量为3mm, 表面粗糙度值要求为Ra3.2um,需精加工。2.2.5确定切削用量及基本工时工序010:粗铣表面A。本工序采用计算法确定切削用量。工件材料:HT150,砂型铸造,HB=170220HBS机床:X
18、52K立式铣床刀具:刀片材料为高速钢,刀具选用套式面铣刀,刀具主要参数=63mm,L=40mm,d=27mm,Z=10计算切削用量:1)切削深度 对于圆柱铣刀,切削深度是铣削深度。当加工余量小于5mm是时,一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,对于粗加工,可一次切除。所以2)每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册,推荐值见表3-28,根据刀具和工件大小,取=0.3mm/齿。3)计算切削速度把参数带入公式(1),其中T=10.7,则得:4)确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工序020:粗铣B表面。采用计算法确定切削用量。机床:X52K立式
19、铣床刀具:刀片材料为高速钢,刀具选用粗齿圆柱形铣刀,刀具主要参数=80mm,L=80mm,d=32mm,Z=81)切削深度: 对于圆柱铣刀,切削深度是铣削宽度。当加工余量小于5mm是时,一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,对于粗加工,可一次切除。所以2)每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册,推荐值见表3-28,根据刀具和工件大小,取=0.3mm/齿3)切削速度 本工序与上一道工序基本相同,由上一道工序可知,把参数带入公式(1),其中T=10.7,则得:4)确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工序030:粗铣表面C。采用计算法确定切削用
20、量。机床:X52K立式铣床刀具:刀片材料为高速钢,刀具选用套式面铣刀,刀具主要参数=63mm,L=40mm,d=27mm,Z=101)切削深度: 对于圆柱铣刀,切削深度是铣削深度。当加工余量小于5mm是时,一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,对于粗加工,可一次切除。所以2)每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册,推荐值见表3-28,根据刀具和工件大小,取=0.3mm/齿3)切削速度 本工序与上一道工序基本相同,由上一道工序可知,把参数带入公式(1),其中T=10.7,则得:4)确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工艺040:钻孔30mm
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