毕业设计(论文)铣气缸体上表面夹具设计.doc
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1、铣气缸体上表面夹具设计摘 要随着制造业的发展,机械加工的机床种类繁多,性能更强,特别是数控机床和加工中心的出现和发展,使机械加工中加工的产品精度更高而且结构复杂,这使以现有机床为主要的加工设备的工厂带来了很大的挑战,为了实现新老机床的过度,并且实现最小的费用,夹具的应用就起到了重要的作用,好的夹具才能使落后的手动机床在效率和加工精度上与现代的数控机床达到相同的标准,现在夹具的发展虽然受到了挑战,但工件夹具的生产者正在开发动力系统以提高精度,研究新的材料并开发旧夹具的新处理方法,并发展了监控夹具性能的方法,动力夹具其性能大大超出传统的夹紧装置。夹具的模块化设计也就是柔性夹具设计,能将原本只能在一
2、种零件加工中用的夹具重组、重复使用,有利于夹具装置的通用性、提高夹具的制作效率和降低制作成本。我进行的是铣削气缸体上表面该工序的专用夹具的设计。本文主要介绍的内容涵盖了铣削气缸体的工艺规程、铣削方式的选择、刀具的选择、定位方案、夹紧机构、夹紧装置、夹具体等内容。关键词: 机床,夹具,铣削,气缸体 The special clamp design for milling machineABSTRACTAlong with the development of the manufacturing industry, mechanical processing of machine tools so
3、rt is various, performance, stronger, especially nc machine tools and machining center, the emergence and development of the products in machining processing higher precision and complex structures, which made to existing machine as the main processing equipment factory has brought great challenges,
4、 in order to achieve the new and old machine is excessive, and the smallest expenses, fixture application will play an important role, good fixture can make the manual machine behind in efficiency and machining accuracy and modern CNC machines, achieve the same standard, now fixture development thou
5、gh has been challenged, but workpiece fixture is developing dynamic systems with producer, improve the accuracy study of a new material and new development of old fixture processing method, and developed monitoring method of performance, dynamic fixture fixture its performance exceeded traditional c
6、lamping device. Fixture of the modular design is also flexible fixture design, can will originally only in a parts processing using the fixture restructuring, repeated use, be helpful for fixture device commonality, improve the production efficiency and reduce fixture make cost. I was on the air cyl
7、inder surface milling process is special jig design. This paper mainly introduces the content covers the milling cylinder blocks techniques procedure, milling mode selection, tool selection, positioning scheme, clamping institutions, clamping device, clip specific, etc. KEY WORDS: machine tool, clam
8、p, milling, cylinder stator目录前言1第1章零件分析21.1零件的特点21.2零件的工艺分析31.2.1平面度分析31.2.2 粗糙度分析3第2章 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形成42.2 定位基面的选择42.2.1 粗基准选取原则52.2.1 精基准选取原则52.3 制订工艺路线62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7第3章 铣削方式的选择93.1 端面铣93.2 周边铣93.3 端面铣与周边铣的比较93.4 端面铣时的顺铣与逆铣10第4章 刀具的选择114.1 基本要求114.1.1 硬度114.1.2 韧性和强度114.1.3 铣刀切削部分的材
9、料和要求114.2 常用材料114.2.1 高速工具钢114.2.2 硬质合金钢12第5章 铣削用量及加工工时135.1 粗加工切削用量及基本工时135.2 精加工切削用量及基本工时14第6章 夹具的设计166.1 夹具概述166.2 定位支承系统概述166.3 方案的提出166.3.1 定位方案166.3.2 夹紧机构要求176.3.2 夹紧装置方案186.4 问题的提出206.5 夹具的设计206.5.1 夹具体的设计206.5.2 定位基准的选择236.5.3 切削力及夹紧力的计算236.5.4 夹具设计及操作的简要说明246.6 铣床夹具的装配图及夹具体图25结论26谢辞27参考文献2
10、8前言本设计是针对铣削气缸体上表面工艺而设计的铣床夹具,随着制造业的发展,机械加工的机床种类繁多,性能更强,特别是数控机床和加工中心的出现和发展,使机械加工中加工的产品精度更高而且结构复杂,这使以现有机床为主要的加工设备的工厂带来了很大的挑战,为了实现新老机床的过度,并且实现最小的费用,夹具的应用就起到了重要的作用,好的夹具才能使落后的手动机床在效率和加工精度上与现代的数控机床达到相同的标准,现在夹具的发展虽然受到了挑战,但工件夹具的生产者正在开发动力系统以提高精度,研究新的材料并开发旧夹具的新处理方法,并发展了监控夹具性能的方法,动力夹具其性能大大超出传统的夹紧装置。但是,即使是手动型夹紧的
11、系统也可以大大优化,从而进行更快的夹紧。与传统夹紧装置相比,这种设备使用起来更快更方便,能最佳符合人体工程学,对操作者更安全,而且能加工出具有高质量一次性成品零件。夹具的模块化设计也就是柔性夹具设计,能将原本只能在一种零件加工中用的夹具重组、重复使用,有利于夹具装置的通用性、提高夹具的制作效率和降低制作成本。第1章 零件分析题目所给的零件是发动机缸体,材料为HT200,生产纲领为大批量生产,本设计要求铣工件的上表面,表面粗糙度为3.2,平面度要求为0.05。1.1 零件的特点由图1-1可知,该零件主要技术特点如下:1.待铣平面粗糙度为42.待铣平面平面度为0.05。图1-1气缸零件图1.2 零
12、件的工艺分析该气动缸体只有一个加工表面上表面,工件只对上表面 提出了平面度以及粗糙度的要求。 1.2.1 平面度分析 平面度指平面的平整程度,符号表示本零件的顶面和基准面的平面度误差在整个平面内最大不允许超过0.05mm ,即平面度公差为0.05mm。 1.2.2 粗糙度分析粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性,该零件粗糙度要求为 4。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形成毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响,工序数量,材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯,但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难,需要复杂的工艺和昂贵的设备,增加了毛坯的成本,这两者是矛
13、盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该注意到,充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性,以便降低零件生产总成本提高质量。 零件材料为HT200,其表面形状比较复杂,内腔也较复杂,因此选择铸造的方法获得毛坯,铸型用的材料来源广泛,价格低廉,铸件可部分用废零件或废金属料熔炼而成。此外,铸件的形状尺寸与零件很接近,因而节约了大量金属材料和加工工时,同时铸件抗压强度高,抗振性好,易于加工但生产周期长,需要进行时效处理,以消除内应力。 据以上分析,采用铸造的方法获得毛坯是比较合理的。2.2 定位基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与
14、全合理,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,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行在最初的工序中,只能用工件上未经加工的毛坯表面作为定位基准,这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中,则采用经过加工的表面作为定位基准称为精基准。在选择定位基准时,主要考虑一下几个方面的要求:(1) 保证加工表面和不加工面之间的正确位置。(2) 保证加工面和待加工面之间的正确位置,使得待加工面加工时余量小而均匀。(3) 提高加工面与定位基准面之间的位置精度(包括其相关尺寸的精度)。(4) 装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。2.2.1 粗基准选取原则(1) 余量均匀的原
15、则:在很多工件上有一些重要的表面,加工这些表面是希望它们被切去均匀的余量。余量均匀则加工时的切削力和工艺系统的弹性变量也比较均匀,不易发生振动,同时能保留毛皮制造时获得的较好的表面力学性能,有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。、(2) 保证不加工面位置正确的原则:工件上若有一些不加工的表面,它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系位置关系有时并不直接标注在图样上,但是经过分析从图面上可以看出来如果不注意它们,将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。(3) 粗基准只能有效使用一次的原则:因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面,其精度和表面粗糙度都较差,如果在某一个(或几个)自由度上重复使用
16、粗基准,则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致,因而使得两次装夹下加工出来的表面之间位置精度降低。(4) 粗基准平整光洁,定位可靠的原则:粗基准虽然是毛坯表面,但应当尽量平整、光洁,无飞边,不应当选毛坯分型面或分模面所在的表面为粗基准。对于一般的箱体类零件而言,以一面两销实现定位是完全合理的。但对本零件来说,如果以底面作为定位基准还需要在底面另作两工艺孔作为定位孔,且不适合大批量生产,另外,由于本道工序为首道工序,工件在后序加工过程中加工气缸孔时要求壁厚均匀,因此不采用毛坯底面作为定位基准。现选取工件内平面N,前后两半圆孔和前端面,以及上平面水套孔一侧面B为定位基准,分别以两个支承
17、钉,两个定向块,一个挡销及校正块装置定位,实现六点定位(零件图见图1-1)。2.2.1 精基准选取原则(1) 基准重合的原则:应当尽量使定位基准与设计基准相重合,以避免因基准不重合而引起定位误差。有时候工件的加工要求比较高,采用基准重合方案一次加工不能达到预定的要求 ,这是常常用互为基准反复加工的方案。必须注意,基准重合原则是针对一个工序的主要加工要求而言的。当工序中加工要求较多时,对于其他的加工要求并不一定都是基准重合的,这是应当根据保证这些加工要求必须限制的自由度,找出相应的定位基准,并对基准不重合误差进行分析计算,使之符合加工要求才行。(2) 基准统一的原则:在零件加工的整个工艺过程中或
18、者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组)定位基准来定位,称为基准统一原则,采用基准统一原则,可以简化夹具的设计与制造工作,减少工件在加工过程中的翻转次数,在流水作业和自动化生产中应用十分广泛。应当指出基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的,对于其中某些工序或某些加工要求,常会带来基准不重合的问题,必须针对具体情况认真分析。、(3) 余量均匀的原则:某些精加工工序,特别要求余量小而均匀,则应当先以这些表面为精基准。生产中常常会碰到这样的情况,在一道工序中只要求加工面本身余量均匀,而加工面与其他表面之间的位置精度要求不高,或者不需要在本工序内保证,这是可以选加工面本身作为精基准,称为
19、“自为基准“。(4) 便于装夹原则:所选择的精基准应能保证定位基准准确可靠、夹紧机构简单操作方便精基准的选择主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。2.3 制订工艺路线工艺路线如表2-1表2-1工序内容1粗铣上平面2精铣上平面3粗铣下平面4精铣下平面5粗铣工艺平台6钻上平面光孔与螺纹底孔7钻下平面光孔与螺纹底孔8粗精镗孔9钳工,攻各种螺纹孔10综合检查11防锈入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定缸体零件材料为HT200,毛坯重量约为25Kg,生产类型为大批量生产,根据原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械
20、加工余量。工序尺寸及毛坯尺寸如下:毛坯外形尺寸毛坯加工后的高度尺寸为312,考虑到顶底两面的加工余量,按照机械加工工艺手册表3.1-26,3.1-27,取加工余量等级为7级,则加工余量为5.07.0mm,取加工余量Z=5.0,则确定毛坯高度为322(上下两端面)。铸件的公差按照机械加工工艺手册表3.1-24,材质为灰铸铁,公差等级为7级取值。上端面的加工余量(加工余量的计算长度为312mm)精铣削余量:精铣削的公称余量为0.2(见工艺手册表2.3-21),公差即零件公差0.24粗铣削余量:粗铣削的公称余量为Z = 5 - 0.2 = 4.8(mm)铣削公差:现规定本工序(粗铣)的加工精度为IT
21、11级,因此可知本工序的加工公差为-0.22mm(入体方向)。由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上,加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工,因此在计算最大、最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定。缸体上表面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见图2-1。由图可知:毛坯名义尺寸:312 + 5 + 5 = 322(mm)毛坯最大尺寸: 322 + 1 + 1 = 324(mm)毛坯最小尺寸: 322(mm)粗铣后最大尺寸:317 + 0.2 = 317.29(mm)粗铣
22、后最小尺寸:317.2 0.22 = 316.98(mm) 图2-1工序间尺寸公关分布图精铣后(上下两端面)尺寸与零件图尺寸应相符,即312mm最后,将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-2。 表2-2 加工余量计算表 (mm)工序加工尺寸及公差铸件毛坯粗铣上表面精铣上表面加工前尺寸最大324317.2最小322316.98加工后尺寸最大324317.2312.12最小322316.98311.88加工余量5最大60.2最小10.15加工公差+10-0.220.12第3章 铣削方式的选择3.1 端面铣端面铣削是指用铣刀端面齿刃进行的铣削,是利用分布在铣刀端面上的刀尖来加工平面的,在铣床上铣削
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