毕业设计(论文)箱体零件机械加工工艺及专用夹具设计.doc
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1、 XXX学院毕业设计(论文)任务书(理工类)学生姓名: 专 业:机械设计与制造 班 级 学 号: 指导教师: 职 称: 完成时间: 2013.6.10 毕业设计(论文)题目:箱体零件加工工艺及专用机床夹具设计题目来源教师科研课 题纵向课题()题目类型理论研究()注:请直接在所属项目括号内打“”横向课题()应用研究( )教师自拟课题( )应用设计()学生自拟课题()其 他()总体设计要求及技术要点:1. 对箱体零件进行工艺过程设计,并编制相应的工序卡片(1) 绘制零件图,并对零件图进行分析;(2) 绘制零件毛坯图;(3) 拟定机械加工工艺路线,包括加工方法选择、定位基准选择及转换、确定加工余量和
2、工序尺寸、 确定机床、刀夹量具和辅助工具等;(4) 编写零件的机械加工工序卡片;(5) 对工艺过程进行技术经济分析。2. 对指定工序的专用夹具进行设计(1) 根据工艺要求,设计并绘制指定工序的专用夹具装配图。要求结构合理,工作效率高,制造方便,尽量降低成本和制造难度,并对夹具精度和技术经济性进行分析;(2) 设计并绘制夹具所有非标准零件的零件图;(3) 制作夹具的组装动画。工作环境及技术条件:箱体零件图给定零件生产类型:中批生产工作内容及最终成果:工作内容:1. 分析零件,绘制零件图,并绘制零件毛坯图;2. 编制给定零件机械加工工艺文件;3. 根据给定工序内容设计两套专用夹具;4. 设计并绘制
3、一张总装图中的所有非标准零件;5. 编写设计说明书。最终成果:1. 零件毛坯图一张;2. 机械加工工序卡片一套(1) 设备和工装清单一份(2) 机械加工工艺流程卡片一份(3) 机械加工工序卡片一份(填写卡片内所有内容)3. 给定工序专用夹具总装图两张;4. 其中一张总装图中所有非标准零件的零件图;5. 设计说明书一册。时间进度安排:查阅资料,撰写文献综述,并翻译外文资料; 2周撰写开题报告,完成开题; 2周准备各类设计资料,熟悉零件图,并绘制零件图: 1周绘制毛坯图; 0.5周完成机械加工工艺卡片的编制; 3周根据给定工序,设计专用夹具; 3周设计并绘制整套零件图; 2周完成设计说明书一份;
4、1周其它时间:机动处理,比如临时放假、整理打印图纸、打印装订分析报告,答辩准备等。 1周指导教师签字: 年 月 日教研室主任意见:教研室主任签字: 年 月 日2010级机械设计与制造专业毕业设计资料毕业设计题目:箱体零件机械加工工艺及专用夹具设计学 生 姓 名:学 生 班 级:学 生 学号:指 导 教 师:指导教师职称:前言毕业设计是培养理工科学生的一个实践性教学环节,也是最后一个教学环节。它是在学完了全部基础课程及专业课程以后,并在一些课程设计的基础上,搜集丰富的资料,进行的一次全面的、系统的基本知识和基本技能的训练。通过设计,主要培养综合运用所学基础知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一
5、般工程技术问题的能力,建立正确的设计思想,掌握工程设计的一般程序、规范和方法,培养我们搜集、查阅、运用资料的能力。通过毕业设计,进一步巩固、扩大和深化所学的基础理论、基本知识和基本技能,提高设计、计算、绘图、编写技术文件以及正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕业设计,也能够培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风,树立正确的生产观、经济观和全局观,从而进一步强化了向工程技术人员过渡的进程。这次毕业设计的课题就是制造业中的阀体加工工艺及专用夹具设计。在制造业信息化环境中,工艺设计是生产技术准备工作的第一步,工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据,它
6、对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响,是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一,是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源,它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。夹具的快速设计与制造,己经成为产品快速变换和制造系统新建成或重构后运行的瓶颈,严重地影响制造系统的设计建造周期、系统生产率、质量和成本。目前国内外使用的专用夹具是伴随着大批大量生产的发展而发展出现的,特别是相关机械制造业的发展。专用夹具的使用,一方面缩短了工序时间,降低了加工成本;另一方面,夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工
7、件的成本。因此,在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的,也就是夹具的经济性,一直都是夹具结构发展和设计的一个重要话题。目 录一、零件分析11.1 计算生产纲领确定生产类型11.2 箱体工艺分析1二、确定毛坯22.1 确定毛坯种类22.2 确定机械加工余量22.2.1铸件尺寸公差22.2.2铸件机械加工余量22.3 绘制铸件毛坯图3三、工艺规程设计43.1 选择定位基准43.2 制定工艺路线43.2.1拟订工艺路线一43.2.2拟订工艺路线二43.2.3工艺方案的比较与分析63.3 选择加工设备和工艺设备63.4 确定加工余量与工序尺寸表73.5 确定加工工序设计及基本工时9四、致 谢
8、22五、参考文献23一、零件分析1.1计算生产纲领确定生产类型年产量Q10000(件/年),该零件在每台产品中的数量n=1(件/台),废品率3,备品率5。由公式NQn(1)得: N100001(135)=10800查表(机制工艺生产实习及课程设计中表61确定的生产类型为大量生产。因此,可以确定为流水线的生产方式,又因为在加工时有很多的地方是相同的,所以可选择相同的加工机床,采取同样的流水线作业,到不同的工序的时候就采用分开的方法,所以可以选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产,从积极性考虑,采用组合机床加工,流水线全部采用半自动化的设备。1.2箱体工艺分析箱体材料为HT20
9、0,即灰铸铁。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性根,工艺简单,铸造应力小,易加工,需人工时效;有一定的机械强度及良好的减振性,流动性能好、体收缩和线收缩小;综合力学性能低,抗压强度比抗拉强度高约3-4倍;耐热性较好;可承受较大的弯曲应力;主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。生产批量为大批量生产,故毛坯精度应为中等,加工余量中等;加工机床部分采用通用机床,部分采用专用机床;按零件分类,部分布置成流水线,部分布置成机群式;广泛采用专用夹具,可调夹具;按零件产量和精度,部分采用通用刀具和量具,部分采用专用刀具和量具;部分采用划线找正装夹,广泛采用通用或专用夹具装夹;有较详细的
10、工艺规程,用工艺卡管理生产。该箱体上的主要加工部位为左右端面,轴线与左右端面垂直的一系列孔以及轴线与左右端面平行的3个孔。其中,右端面为重要的配合面,平面度要求为0.05mm直接影响箱体与其他零件的接触精度与密封性,右端面上的3-M5均布孔的孔在位置度要求上为0.2。左端面上距离右端面115.5的圆环面相对于 120的孔的轴线的垂直度要求为0.02mm。左端面上3-5的均布孔的位置度要求为0.02。轴线与左右端面垂直的一系列孔同轴度要求为0.025,精度求较高,部分孔径的尺寸如35孔和52孔在尺寸精度上需要保证。轴线与左右端面平行的3个孔的尺寸分别为42、62、88,都需要进行半精镗或精镗加工
11、。这三个孔的同轴度要求为0.02。另外箱体的多个加工面的粗糙度都有一定要求,加工工艺需要满足其要求。二、确定毛坯2.1 确定毛坯种类根据零件材料HT200确定毛坯为铸件,又已知零件生产纲领为10800件/年,可知,该生产类型为大批量生产。毛坯制造的方法选用砂型机器造型。此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。2.2 确定机械加工余量2.2.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级,由于是大量生产,毛坯制造方法采用砂型机器造型,由于实用机械加工工艺手册查得铸件尺寸公差等级为CT10级,选取铸件错箱值为1.0mm。2.2.2铸件机械加工余量 对于成批和大量生产的铸件加工余量由实用机械加工工艺手册
12、查得,选取MA为G级,各加工表面总余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面总余量及毛坯尺寸加工表面基本尺寸/mm加工余量等级加工余量数值/mm毛坯尺寸/mm60右端面凸台2.5G3.56120左端面119.5G4123.5120径向面120G3126孔8888H382孔6262H356孔4242H336右端孔3535H525右端孔3030H2.530左端孔3535H2.530左端孔5246H3462.3 绘制铸件毛坯图(如图2-2毛坯-零件综合图)图2-2毛坯-零件综合图三、工艺规程设计3.1 选择定位基准箱体的右端面既是装配基准,又是设计基准,用它作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则。另
13、外,箱体的左端面和右端面都是重要平面,采取互为基准的原则加工两端面能更好的保证其位置度要求。因而以箱体的左端面为粗基准,先加工右端面,再以右端面为精基准加工左端面。3.2 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以志用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。还有,应当考虑经济效果,以便降低生产成本。3.2.1拟订工艺路线一工序1 粗铣右端面N面,以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准,粗铣箱体的左端面。 工序3 钻毛坯25孔到28。工序4 粗镗孔1(
14、35)到34.5,并镗出倒角145,粗镗孔2(35)到34.5,粗镗孔3(46)到46, 工序5粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117;粗车3- 5.5孔的左端面。工序6 精铣箱体右端面。工序7 精铣箱体左端面。工序8 粗镗孔4(52)到51.5,并镗出倒角245。工序9 半精镗孔2(35)到35;精镗孔1(35)到35。精镗孔4(52)到52。工序10 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5工序11 钻、铰3-5.5的孔工序12 粗镗孔5(42)到41.5,并镗出两个145的倒角;粗镗孔6(62)到61.5,并镗出245倒
15、角;粗镗孔7(88)87.5,留有精镗加工余量。工序13 精镗孔5(42)、孔6(62)和孔7(88)分别到42、62、88。精镗孔7(88)在孔6(62)一侧的端面。工序14 钻3-M5螺纹底孔,攻螺纹3-M5。工序15 钻4-M6螺纹底孔,攻螺纹4-M6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.2拟订工艺路线二工序1 粗铣右端面N面,以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准,粗铣箱体的左端面。工序3 粗镗孔5(42)到41.5,并镗出两个145的倒角;粗镗孔6(62)到61.5,并镗出245倒角;粗镗孔7(88)87.5,留有精镗加工余
16、量。 工序4 钻毛坯25孔到28。工序5 粗镗孔1(35)到34.5,并镗出倒角145,粗镗孔2(35)到34.5,粗镗孔3(46)到46,粗镗孔4(52)到51.5,并镗出倒角245。工序6粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117;粗车3- 5.5孔的左端面。工序7 精铣箱体右端面。工序8 精铣箱体左端面。工序9 精镗孔5(42)、孔6(62)和孔7(88)分别到42、62、88。精镗孔7(88)在孔6(62)一侧的端面。工序10 半精镗孔2(35)到35;精镗孔1(35)到35。精镗孔4(52)到52。工序11半精镗孔1(35)的左端面;半精镗孔4(52
17、)的有端面;半精镗孔3(46)的右端面。工序12 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5。工序13 钻、铰3-5.5的孔工序14 钻3-M5螺纹底孔,攻螺纹3-M5。工序15 钻4-M6螺纹底孔,攻螺纹4-M6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.3工艺方案的比较与分析工艺方一和工艺方案二的主要不同点在于:1、方案一是先加工与作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔,之后粗镗孔5(42)、孔6(62)和孔7(88),再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。而方案二是先粗镗孔5(42)、孔6(62)和孔7(88),之后加工与
18、作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔,再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。比较可见,方案一是较为可取的选择。主要是因为:(1)阶梯孔的轴线与箱体底面位置尺寸是一般尺寸,没有尺寸公差的要求,容易保证。而孔5、6、7的轴线与阶梯孔轴线位置要求为39,在未先加工阶梯孔的前提下先加工孔5、6、7显然该精度难以保证。(2)先加工的阶梯孔便于加工孔5、6、7时的装夹。2、工艺方案一将作为精基准面的右端面的精加工安排在粗精镗52孔之前,更好得保证该孔的右端面与精基准面的位置尺寸(由尺寸链计算得到92)。虽然方案二对该孔的粗镗加工可以预留出较多余量,保证精镗加工时的尺寸,但总体而言其过程较为繁琐,需要对粗
19、镗余量有较多的计算的验证。同理方案一中对孔5(42)、孔6(62)和孔7(88)的孔的粗精加工都安排在轴线与左右端面垂直的阶梯孔的精加工之后,以保证这三个孔的轴线与阶梯孔轴线的距离尺寸39。综上,选用方案一作为最终的加工方案。3.3 选择加工设备和工艺设备由于生产类型为大批生产,故加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机床。其生产方式为通用机床加专用夹具为主,辅一少量专用机床的流水线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。(1)粗铣左右端面 考虑到工件的定位夹紧方案,采用立铣,选择X53K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。(2)精铣左右端面 由于定位
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