平衡肘轴工艺规程制定和工装设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 平衡肘轴工艺规程制定和工装设计 摘要 某车辆在初样车试车过程中发现平衡肘轴有开裂现象。经化学成分分析、金相检测、宏观断口分析、综合分析等分析检测手段，最终确定裂纹是在试车过程中形成于连接销孔底部圆锥面与孔侧圆柱面相交的圆周处，在随后的试车过程中发生疲劳扩展。本论文针对所分析的结论，对原始设计工艺进行了研究，并作了一定的改进， 来制定平衡肘轴制作的工艺规程和工装的设计。平衡轴上外表面存在键槽，滚珠槽和外花键。内孔有内花键， 内外表面粗糙度要求较高，种类较多， 加工工艺较为复杂。由于平衡肘轴在坦克行驶中的重要作用，要 求表面较硬，所以需要表面渗碳，而且表面粗糙度要求较高， 需要外表面磨削加工。 工艺过程是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。工艺规程是指规定产品或零件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序。工艺设计是指编制各种工艺文件盒设计工艺装备等的过程。 平衡肘轴作为平衡轴的一种，具有典型轴类零件的特点，并有内通孔和花键。 通过对平衡肘轴工艺规程的制定和工装的设计， 并制定工序卡， 能够深入研究轴类零件内外表面的加工方法和热处理工艺的排序。 关键词 平衡 肘轴 ； 工艺规程 ； 工装设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n of a a is in in at of of in on of of to of of is As in of a so it is is is to of of or to or in to of or to of a of as 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 as an of a By of of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题背景 . 1 题来源 . 1 题的研究的背景和意义 . 1 题的总体内容 . 2 内外研究现状 . 2 章小结 . 3 第 2 章 零件分析 . 4 能及连接情况 . 4 件的结构特点 . 4 件的技术要求分析 . 4 工精度要求 . 4 处理要求 . 5 他要求 . 5 章小结 . 5 第 3 章 工艺规程的设计 . 6 艺规程概念、原则及依据 . 6 艺规程概念 . 6 订工艺规程的原则 . 6 订工艺规程的主要依据 . 6 件 规程的设计 . 6 坯 . 8 定零件毛坯的制造形式 . 8 响毛坯选择的因素 . 8 坯材料的确定 . 8 坯的技术要求 . 9 准的选择 . 10 加工基准的选择 . 10 精加工基准的选择 . 10 加工基准的选择 . 10 艺规程的安排 . 10 艺规程的拟定 . 10 工阶段的划分 . 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 工方法的选择 . 11 工工序安排 . 12 工余量的选择 . 12 削 用量的选择 . 12 加工时 . 12 精加工时 . 13 加工时 . 13 整加工时 . 13 序的确定 . 14 床的选择与功率核算 . 24 床的选择 . 24 床功率核算 . 24 具的选用 . 25 具的选择 . 25 据原则 . 25 章小结 . 26 第 4 章 夹具的设 计 . 27 位机构 . 27 紧机构 . 27 向装置的选择 . 28 制夹具装配图 . 28 位误差设计 . 29 差分析 . 29 位误差的计算 . 29 结论 . 30 致谢 . 31 参考文献 . 32 附录 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1章 绪论 题背景 题来源 内蒙古第一机械制造 (集团 )有限公司计量检测研究所“平衡肘轴裂纹原因分析”。 题的研究的背景和意义 平衡肘是履带式装甲车的重要部件 ,它连接着车体和负重轮 ,将负重轮上下运动所产生的大量冲击能量传递给扭力轴 ,以减轻车体所受的冲击力。随着装甲车辆性能的不断提升 ,对平衡肘的设计提出了更高的 要求。平衡肘在装甲车行驶时承受并传递着各种垂向、横向和纵向交变载荷 ,对疲劳可靠性要求较高。目前 ,我国还没有典型路面试验的可靠使用的装甲车辆载荷谱数据 ,因此 ,对装甲车辆的载荷谱研究具有重大意义。由于装甲车类型繁多 ,行驶路况复杂 ,全部测试投资巨大 ,几乎不可能。载荷谱测试车辆和路面既要有代表性又要有普遍性 ,这样测试才能为设计部门提供可靠实用的数据 ,经研究选择某履带式步兵战车为这次测试对象 ,路况选择环形路、砂石路、起伏土路三种典型路况。 某车辆初样车在 2007 年年底交车。交车前， 2007 年 10 月份在砂石路面 试车时发现负重轮掉落，拆车后发现右七的平衡肘轴与平衡肘体连接处有裂纹，零件的宏观形貌及裂纹宏观形貌分别见图 1 11找出裂纹产生原因并有效解决问题，将对最后的交车期限产生影响，有可能造成严重的经济损失，并存在较大的事故隐患。 图 1纹宏观形貌 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 对失效件进行现场调查，零件的材料牌号为某牌号合金钢，主要加工工艺流程为 : 锻造机加调质机加装车。为了找出开裂原因，对开裂件进行解剖分析 2。 题的总体内容 本题目是根据机械设计制造及其自动化专业的机械制造方向的培养目标和机械 制造中的典型零件的机械加工工艺规程与工艺装备设计要求而拟的毕业设计题目，目的是提高我们理论联系工程实际和工程实际设计能力。 毕业设计是综合运用机械设计制造及其自动化专业的专业知识，分析和解决实际工程问题的一次深入的综合性总复习。通过毕业设计能使我们熟悉制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。通过设计过程，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。也作为我们未来从事机械制造技术工作的一次重要的基本训练。 本课题的的设计重点是明白机械加工工艺规程和工艺装备设计，其中机械加 工工艺过程程就是用切削的方法改变毛皮的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括一下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺设备、工艺的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额的等。为了能确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械 加工工艺规程来作为生产指导性的技术文件；夹具是保证零件精度的重要工具夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制定之后按照某一工序的集体要求进行的，夹具的设计质量的高低，应以能否稳定保证工件的加工质量、生产效率、成本等指标衡量。学习研究机械加工过规程的意思与作用及相关工装夹具的设计就是本课题的研究目的。 内外研究现状 坦克平衡肘承受由负重轮所传递的随机交变载荷 ,疲劳破坏是其主要失效形式。目前 ,国内坦克设计基本采用静强度设计和测绘仿制的办法 ,缺乏构件的外载特性及疲劳强度方面的试测与研究 ,这是国产坦克质量不能取 得突破性进展的重要原因之一。科学技术的快速发展和市场竞争的加剧 ,迫使机械产品的更新周期越来越短。于是产品设计的前期研究和技术储备买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 就显得越来越重要。 对车辆来说 ,动强度及可靠性研究是前期研究中的重要内容 ,是提高产品质量的基础技术。动强度设计考虑了与实际使用相同或相近的外载及零部件在使用中承受这种外伐的能力 (疲劳极限 ),因此比静强度设计较符合实际精况。然而 ,构件的强度所受的应力受许多因素的影响 ,是随机变化的。常规的疲劳设计没有科学地计又这种随机性 ,只是凭经验把这种随机性用一个安全系数来包络。由于这种设计没有把握 构件失效的内在规律 ,产品往往不是不安全就是过笨。 所以本题目就是对平衡肘轴的加工工艺的制定和工装流程的设计。 平衡肘轴作为坦克装甲车上的重要部件，对车辆的行驶有重要作用。所以平衡肘轴应属于国防工业的一部分。 国防工业的发展有赖于整于国民经济，特别是基础工业的发展。它是根据战争的需要、随着生产力的提高和科学技术的发展而发展起来的。在古代的一段很长时间内，武器都是靠手工生产的。到 18 世纪末，出现了生产枪炮、弹药的工厂。 19 世纪末 20世纪初，随着生产力的不断增长，战争规模日益扩大 ,武器威力大大提高 ,弹药消耗迅速增加， 军事工业开始作为一个工业门类出现于各工业国，并获得了较快的发展。 第一次世界大战 期间，主要参战国的军事工业产值已占其整个工业产值的 15 25%。 第二次世界大战 期间，主要参战国军事工业产值的比重则上升到 35 60%以上。同时，由于军事上的需要，他们都集中 最优秀的科学技术人员，采用最先进的手段去研究新的武器装备和解决战争中出现的难题，从而使军事工业拥有最尖端的技术设备和雄厚的科研力量。很多新技术首先在军事工业得到突破和应用。例如 声纳 、 雷达 、喷气式飞机 、 导弹 、 原子弹 ，以及电子 计算机 、 火箭 、核能技术等。 50 年代出现了 核工业 和 航天工业 ，电子技术逐步渗透到各个领域。 军事技术 的发展促进了整个科学技术的进步，引起了世界新的技术革命；也使军事工业从结构到内容发生了深刻的变化，发展成为几乎包括所有尖端技术及其他高技术的一个知识最密集的工业门类。军事工业的发展有力地促进了国民经济各部门的发展。 章小结 本章主要介绍了平衡肘轴坦克平衡肘轴在受载荷的情况下裂纹的分 析，以及国内外的研究前景，从而了解平衡肘轴在坦克行驶过程中的 重要作用及受力情况，进而对平衡肘轴工艺规程的制定和工艺设计提出 了重要要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 2章 零件分析 能及连接情况 设计题目所给定的零件是履带式车辆行动部分中的平衡肘轴，平衡肘轴的结构为空心轴结构。平衡肘轴与负重轮轴和轴体共同组成平衡肘，一端安装于车体的平衡肘支架孔中，另一端与负重轮连接，在整个车辆中起联接作用。平衡肘轴外圆上 用滚针轴承支承，外端部分有花键孔，与扭力轴的大端花键联接，将扭力轴、负重轮与车体联接，负重轮的上下颠簸运动通过平衡肘轴（内花键） 扭力轴（外花键） 车体上的平衡肘支架，通过扭力轴的弹性变形减小车辆行动过程中的冲击力，起到减震、缓 冲的作用，使车辆运行平稳 3。 件的结构特点 该零件属于典型的轴类零件，上面分布有外花键、内花键、内螺纹、滚珠槽等，结构比较复杂（见产品零件图） 。 件的技术要求分析 （ 1） 加工表面的尺寸精度和形状精度。 （ 2） 加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间相互位置精度。 （ 3） 加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求。 （ 4） 热处理及其它要求（如未注倒角、去毛刺等）。 根据上述几个方面的分析对平衡肘轴进行分析如下： 处表面渗碳淬火 58，渗碳层深 =Z=54，表面粗糙度 宽 ，未注明要求按 造。 公差按与其相压配的平衡肘体花键齿厚实测公差而定，保证配合过盈值 位公差，各表面粗糙度等要求详见产品零件图，未注明表面粗糙度要求 4 。 工精度要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 主要尺寸： 115+115 1060 880 38 (大端面到滚珠球槽中心尺寸 ) 外花键大径尺寸 ) (内花键小径尺寸 ) 其它尺寸公差要求比较低，详见零件图 . 内外花键相对于 线的圆跳为 圆表面相对于 线的圆跳为 注形位公差按国家标准执行。 处理要求 在半精加工后进行表面渗碳，渗碳层深度 d 在精加工后进行热处理 5， 护顶尖孔，不允许有氧化皮。滚珠环槽和两处滚针轴承配合面处，淬火 58。 他要求 精加工后，热处理前进行去毛刺及零件清理，然后进行中间检验。抛光后，去毛刺及零件清理，然后进行最终检验。 章小结 本章主要分析了坦克平衡肘轴的主要功 能和连接零件的情况，以及平衡肘轴的结构特点，各部分的技术要求和技术要求的分析。并对各个部位的加工精度要求作了细致的阐述。并对加工过程中对热处理的方式进行了确定。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 3章 工艺规程的设计 艺规程概念、原则及依据 艺规程概念 工艺规程是规定产 品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实验的基础上，依据科学理论和必要的工艺试验并考虑具体的生产条件而制订的。 订工艺规程的原则 制订工艺规程的基本原则是所制订的工艺规程应保证能在一定生产条件下，以最高的生产率、最低的 成本、可靠地生产出符合要求的产品。为此，应尽量做到技术上先进，经济上合理，并且有良好的劳动条件。另外还应做到正确、统一、完整和清晰，所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准 6。 订工艺规程的主要依据 产能力、技术水平、外协条件等。 工艺的应用和发展情况。 件规程的 设计 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件的切削加工工艺性分析，这主要有以下几点： （ 1） 工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹的次数。 （ 2） 刀具易接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等。 （ 3） 尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 4） 尽量减少刀具调整和走刀次数。 （ 5） 便于采用标准刀具，尽可能减少刀具的种类。 （ 6） 尽量减少工件和刀具的受力变形。 （ 7） 改善加 工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多刀加工。 （ 8） 有适宜的定位基准，且定位基准至加工表面的标注尺寸应便于测量。 （ 9） 熟悉并分析其它制订工艺规程的原始资料 。 生产类型是指企业（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。 （ 1） 单件生产 单件生产是生产的产品品种很多，同一产品的产量很小，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产。 （ 2） 大量生产 大量生产是指生产的产品数量很大，大多数工作地长期只进行某一工序的生产 。 （ 3） 成批生产 成批生产是指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的生产对象周期性的重复。而每次投入或产出的同一产品（或零件）的数量称为批量。按批量的大小又分为大批生产、中批生产和小批生产。 本零件的生产类型划分与生产纲领有一定的关系。零件的生产纲领，既包括备品和废品在内的该零件的年产量。生产纲领的大小对工艺规程的制订有很大影响。零件的生产纲领可按下式计算 7： N=+%+%) 式中 N 零件的生产纲领（件 /年） Q 产品的年产量 （台 /年） n 每台产品中，该零件的数量（件 /台） % 零件的备品率，一般情况下为 3% 5%。 % 零件的平均废品率。 按式 N=+%+%)确定生产纲领为 1200 2500， 中 型零件。生产类型为成批生产。 所以本零件属于成批生产，有它的生产类型的工艺特点：要求工件有互换性。毛坯的制造方法及加工余量：采用模锻件锻造毛坯。毛坯的精度中等，加工余量中等。 机床设备：毛坯的中心孔等加工采用高生产率机床，加工表面时用通用机床，并按加工零件类别分工段排列。 夹具：广泛 采用通用和专用夹具，本零件钻孔工序时就采用了专用夹具，往后的工序也用了不少专用夹具，但主要是采用了通用夹具，如三爪卡盘。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 刀具与量具：多采用通用刀具和通用量具。 对工人的要求：需要一定熟练程度的工人。 生产率：中。 成本：中。 发展的趋向：是采用了成组技术、数控机床或柔性制造系统等进行加工。 坯 定零件毛坯的制造形式 先了解毛坯的定义：根据零件（或产品）所要求的形状、尺寸等而制制成的供进一步加工用的生产对象称为毛坯。因此在制订本工艺规程时，必须要合理的选择毛坯，因为它影响到制造工艺和费用，还有影响到机 械加工工艺、生产率和经济性。它的种类的选择有以下几种： （ 1） 轧制件（ 2） 铸件 （ 3） 锻件 （ 4） 焊接件 （ 5） 其它毛坯，如冲压和塑料压制件等8。 响毛坯选择的因素 面粗糙度和表面层性能的要求。 坯材料的确定 考虑到平衡肘属于轴类零件，且结构形状比较复杂，工作时要承受很大的载荷，并经常要承受交变载荷，冲击载荷等，适用要求部分表面高硬度，高耐磨损。生产类 型属批量生产，所以该零件采用模锻毛坯，材料采用钢 20为适宜。 20火硬度可达到 5，表面渗碳淬火，硬度可达到 2，由于该合金钢含碳量低，芯部又具有良好的冲击韧性。它属于低碳合金钢，其可塑性、流动性很好，所以它的锻造性很好，可选择锻造。为了节省原材料，提高毛坯的精度，可采用模锻，并且毛坯经过模锻后，内部纤维对称于轴线，可以提高材料的强度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 3衡肘毛坯图 坯的技术要求 直径 方向加工余量：查机械零件设计手册择 长度方向加工余量：查机械零件设计手册择 6 查金属材料手册知： W=w1+w2+w3+由于该锻件为同轴线台阶轴，且大小直径差很小，直径长度比也不大，锻件比较简单，故选择锻件为一般复杂，取复杂系数为 锻件材 料为 20平均含碳量为 但合金元素含量在5 7之间，大于 3，所以该锻件材质系数为 。 该毛坯属于圆柱轴类零件，故可选用平直对称分模线。 根据锻件的重量、分模线，锻件的材质系数 锻件的复杂系数机械零件设计手册知： 同轴度错差： 向残留飞边： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 长度偏差： +径偏差： +锻件加工面的直线度公差： 由于该锻件选择正火处理，所以查表知直线度公差要求是 准的选择 加工基准的选择 由于该零件为轴类零件，所以选择从模锻后的外圆表面作为粗基准来划两端面打两端的孔 9，这样就为以后的粗加工、半精加工确定了定位基准，即两中心孔。 用长外圆表面定位限制了工件 、 、 、 四个方向的自由度， 方向由垫板限位， 不限制，但可以用夹紧力来防转，属于不完全定位。 精加工基准的选择 在选择精基准时，尽量使设计基准与定位基准重合，从而保证加工精度，满足设计要求。 由粗基准确定了两端中心孔，在后面的粗加工，半精加工可以用两中心孔为主要定位基准，一头用活顶尖，一头用死顶尖。用两中心孔限制了工件 五个方向的自由度，顶尖有很好的对中性，作为半精基准，能很好地满足了精度要求。 加工基准的选择 在半精加工过程中，从两中心孔定位加工出了一定精度的外圆表面，并且在轴心钻了通孔，所以中心孔就不存在了，所以在精加工时可以用半精加工后的外圆表面作为精基准，这时定位基准和设计基谁是统一的，定位误差很小，能很好地满足零件高精度形位公差的要求。 艺规程的安排 艺规程的拟定 工艺过程的拟定是制定工艺规程的总体布局，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案。确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等。 拟订工艺路线的合理与否，不但影响到加工质量和买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。因此工艺路线拟订之前，应详细的分析零件图，合理确定毛坯的基础上，结合具体的生产类型和生产条件 10，并依据一般原则来进行。这些原则包括各表面加工方法与加工方案的选择、工序集中与分散程度的确定、工序顺序的安排 、定位与夹紧方案、基准的选择的确定等内容。 工阶段的划分 加工阶段划分 的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。 在生产纲领已确定为小批量批生产的情况下和现有的生产条件下，可以考虑采用立式铣床、平面磨床、卧式镗床等，由于形状结构复杂，还采用了卧式加工中心、摇臂钻床，坐标镗床、坐标磨床等加工。 第一阶段为制基准加工阶段：为后续工序提供一个适合的定位基准，取划平面打中心孔。 第二阶段为主要表面粗加工阶段，对主要零件表面进行粗加工，以及对一些加工余量大的表面进行粗加工，为后 续工序进一步加工做好准备，即粗车端面及外圆。 第三阶段为主要表面半精加工和次要表面加工，本阶段的任务是为下阶段的精加工做准备和安排一些次要表面的加工。先进行主要表面的半精加工，然后进行次要表面加工。即半精车外圆 第四阶段为精加工阶段，主要为保证表面获得设计要求的尺寸、形状、位置要求和表面粗糙度要求。即精车外圆及内孔 第五阶段为光整加工阶段： 主要是对零件形位公差要求高，表面粗糙度要求高的表面进行超精加工。即磨花键外圆 工方法的选择 基准加工阶段：划平面打中心孔选择摇臂钻床： 加工阶段：粗车外圆及端面选择普通车床： 精加工阶段：半精车外圆选择