外筒工艺及磨床夹具设计
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外筒工艺及磨床夹具设计答辩稿.ppt
外筒工艺及磨床夹具设计论文.doc
外筒零件图.dwg
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工艺卡片.doc
磨床夹具装配图.dwg
摘 要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、公差配合与测量等多方面的知识。通过对知识的综合运用,设计了外筒零件的加工工艺规程及夹具的设计。外筒加工工艺规程及磨床的夹具设计包括零件加工的工艺设计、工序设计以及磨床夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对外筒零件进行分析,了解外筒零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好外筒零件的加工基准,设计出外筒零件的工艺路线;接着对外筒零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后重点进行磨床夹具的设计,磨床夹具设计的要点,选择设计出夹具的各个组成部件,如夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。设计磨床夹具是为了生产过程中能方便快捷的完成磨平面工序的加工,从而提高生产效率。通过夹具设计掌握所学的机械知识,使之相互联系,进一步使理论和实践相结合,并巩固了知识点。
关键词:外筒零件,工艺规程,磨床夹具
ABSTRACT
The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Through the integrated use of knowledge, design of the outer barrel parts machining process planning and fixture design. External processing technical process and grinding machine of fixture design including parts processing process design, process design and grinding machine fixture design three parts. Must first foreign tube parts in process design were analyzed, and the outer tube parts technology to design the structure of blank, and choose good outer barrel parts processing benchmark, sticking out of the barrel parts design process; Then foreign tube parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; Then the grinding machine fixture design, the main points of the grinding machine fixture design, select design out of the component parts of the fixture, such as clamping components and guide components, clip specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Grinding machine fixture is designed to process that can be convenient and quick plane grinding process to complete the processing, thus improve the production efficiency. Through the knowledge of the mechanical fixture design master what they have learned, to connect with each other, further to combine theory and practice, and consolidate the knowledge.
Key words:Outside the cylinder,Process planning,Grinding machine fixture
目 录
第一章 绪 论1
第二章 工艺方案分析2
2.1 外筒的零件图的分析2
2.1.1 外筒零件结构特点3
2.1.2 外筒零件的作用3
2.1.3 外筒零件的工艺分析3
第三章 外筒零件的工艺规程设计4
3.1 确定毛坯4
3.1.1 毛坯的选择4
3.1.2 绘制毛坯图5
3.2 拟定工艺路线5
3.2.1 各表面加工方法5
3.2.2 定位基准的选择16
3.2.3 加工阶段的划分17
3.2.4 工序的集中与分散17
3.2.5 热处理工序的安排18
3.2.6 辅助工序的安排19
3.2.7 重要工序的分析19
3.3 加工余量的确定21
3.4 尺寸链计算22
第四章 外筒零件磨平面工序的磨床夹具设计24
4.1 定位装置的设计24
4.2 夹紧装置的设计24
4.3 绘制夹具总图25
4.4 夹具操作过程简述25
4.5 夹具精度校核25
第五章 结 论27
参考文献28
致 谢29
毕业设计小结30
附 录31
第一章 绪 论
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机械加工(简称“机加”)是制造技术中的重要组成部分。随着我国经济不断发展,产业结构的调整,企业改革不断深化。目前,我国制造技术水平与先进国家相比还有较大差距,为适应我国工业发展,在总结经验和加强基础研究上都加大投入,提高加工工艺水平,成为发展工业的重要环节之一。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,合金结构钢的需求日益增多,使合金结构钢的加工性研究也随之深入。合金结构钢的广泛应用促进了合金结构钢加工技术的发展,同时加工技术的发展又拓展了合金结构钢的应用领域,因此合金结构钢的加工技术正成为研究的热点之一。而在对合金结构钢材料进行加工的过程中有许多内容值得我们进行探究,例如加工温度、切削表面、切削内应力等等。
本文的主要内容是外筒零件的加工工艺与磨床夹具设计。它的整个加工过程中涉及到毛坯的选择、加工余量的计算、工艺路线的确定、机床夹具定位装置的设计和辅助工序的选择等内容。叙述了外筒零件机械加工工艺过程,从以下几个方面展开研究:
1.外筒零件的结构特点和工艺分析;
2.零件的工艺规程设计;
3.加工中刀具的选择及应用;
4.夹具的设计及注意事项。2.1.1外筒零件结构特点
该零件是薄壁零件,原材料为无发纹钢,左右对称,中间钻有中心孔,表面粗糙度要求为Ra3.2,表面的位置精度:心轴的跳动量不大于0.05mm,外圆的椭圆度和锥度不大于0.03mm,端面K对内孔A的跳动量不大于0.01mm的外筒装置用做承受巨大冲击力。
2.1.2 外筒零件的作用
本零件为某助力器的外筒。它里面装的是活塞与活塞一起组成执行机构。外筒的两轴劲与飞机的方向舵操纵系统相连接,帮助驾驶员用较小的力量去操纵笨重的操纵面。
2.1.3外筒零件的工艺分析
设计零件的机械加工工艺过程,是生产技术准备工作的一个重要组成部分。外筒零件可以采用不同的工艺过程制造出来,但是正确合理的工艺过程,应满足下列基本要求:
(1)保证产品的质量符合设计图和技术条件所规定的要求;
(2)保证劳动高的生产率;
(3)保证经济的合理性;
从零件的结构和基本功能来看,为保证内外圆的同轴度和两端面平行度要求,外筒零件的加工应采取互为基准和反复加工的原则。其基本工艺过程是粗车外圆及端面→调头粗车另一端面及外圆→钻孔、扩孔→热处理→精车→磨平面→磨内孔。
第二章 外筒零件的工艺规程设计
3.1 确定毛坯
3.1.1毛坯的选择
毛坯的种类和制造方法对零件的加工质量、生产率、材料消耗及加工成本都有影响。选择合适毛坯,可减少机械加工的劳动量,提高材料利用率,降低机械加工成本,但毛坯制造成本增加,两者是相互矛盾的。
选择毛坯时,应考虑现有生产条件,如现有毛坯的制造水平和设备情况,外协的可能性等。随着毛坯制造专业化生产的发展,目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用越来越多,如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料的应用日益广泛,这些方法可大大减少机械加工量,节约材料,有十分显著的经济效益,我们在选择毛坯时,应充分考虑,在可能的条件下,尽量采用零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注,应根据零件的功能和经济合理地决定。过高的要求会增加加工难度,过低的要求会影响工作性能,两者都是不允许的。
目前,材料的选择既要满足产品的使用要求,又要考虑产品成本,尽可能采用常用材料,机械加工零件的毛坯种类通常有以下几种:铸件、锻件、型材、焊接件、其它毛坯,其中:
铸件:适合做形状复杂零件的毛坯;
锻件:适合做受力复杂的重要零件的毛坯;
型材:适合做精度要求较高的中小型零件的毛坯;
焊接件:适合做单件小批生产和大型零件及样机试制的毛坯。
根据外筒的作用以及其尺寸较小、形状简单,大批量生产的要求,所以最好选模锻件,根据设计图要求,表面硬度35-45HB,选Ф89.5×371.2的30CrMnSiA毛坯。 选用井式炉,表面P和Q发蓝,其他Ra0.8
工序140-最终检验。
按零件图的尺寸及要求检验。
3.2.2 定位基准的选择
在设计工艺路线时,最重要的问题之一要考虑位置精度保证问题。为保证位置精度一般常采用以下四种方法:
a、一次安装
在一次安装的条件下,可以保证有较高的位置精度因为一次安装时所加工的各表面的位置精度主要取决于设备的精度。而与定位误差定位基准误差无关。
b、互为基准
有位置精度要求的两个表面,在加工时,用其中任何一个表面作为定位基准来加工另一个表面.用这种方法来保证位置精度,称为互为基准。
c、同一基准
有位置精度要求的两个表面,在加工时,都采用另一个表面作为定位基准。用这两种方法保证这两个表面间的位置精度,称为同一基准法。
d、不同基准
有位置精度要求的两个表面,在加工时。采用两个不同的表面,作为各自的定位基准。这种方法,称为不同基准法。
根据以上原则,粗基准:以外圆柱面为粗基准;
精基准:以外圆、内孔和端面为精基准。
所以外筒零件选择端面销钉定位和侧平面定位。
3.2.3 加工阶段的划分
1.基面先行原则
用作精基准的表面,应优先加工。因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小,所以任何零件的加工过程,总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工,必要时还要进行精加工。
2.先粗后精原则
各个表面的加工顺序一般是按照粗加工——半精加工——精加工——光整加工的顺序进行,这样才能逐步提高加工表面的精度和减少表面粗糙度。
3.先主后次原则
零件上的工作面及装配精度要求较高的表面,属于主要表面,应先加工。自由表面、键槽、紧固用的螺孔和光孔等表面,精度要求较低,属于次要表面,可穿插进行,一般安排在主要表面达到一定精度后,最终精加工之前加工。
4.先面后孔原则
对于箱体类、支架类、机体类的零件,一般先加工平面,后加工孔。这样安排加工顺序,一方面是用加工过的平面定位,稳定可靠;另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度。
根据外筒零件加工工序的过程,确定在工序5-10为粗加工阶段,工序25-30为半精加工阶段,工序50为精加工阶段。
3.2.4 工序的集中与分散
在设计工艺路线时,当选定了各表面的加工方法和确定了阶段划分以后,就可将同一阶段中的个加工表面组合成若干工序,组合时可采用集中或分散的原则。
1、工序集中的特点:
(1)采用高效专用设备及工艺装备,生产率高;
(2)工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期;
(3)工序数目少,可减少机床数量、操作工人和生产面积,还可简化生产计划和组织工作。
2、工序分散的特点:
(1)设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作量少,又易于平衡工序时间,易适应产品更换;
(2)可采用最适合的切削用量,减少基本时间;
(3)设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。
工序集中与工序分散各有利弊,应根据生产类型,现有生产条件,工件结构特点和技术要求等,进行综合分析后选用,因此,对于产量较小时,为简化计划、调度等工作,选取工序集中原则,较便于组织生产。对于钢性较差且精度要求高的精密工件,则工序应适当分散,对尺寸和重量大的工件,由于安装和运输困难,一般宜采用工序集中原则组织生产。
因此外筒零件的加工批量大,结构和各个加工面的加工,需要不同的加工方法和不同的夹具,不能将多个加工面放在同一道工序中进行加工,所以选用工序分散原则。
3.2.5热处理工序的安排
为了提高材料的力学性能,改善材料的切削加工性和消除工件内应力,在工艺过程中要适当安排一些热处理工序。
⑴改善工件材料切削加工性能的热处理(如退火、正火、调质等),一般安排在切削加工之前。
⑵为了消除内应力而进行的热处理(如人工时效、退火、正火等),最好安排在粗加工之后。有时为减少运输工作量,对精度要求不太高的零件,把去除内应力的人工时效或退火安排在切削加工之前(即在毛坯车间)进行。
⑶为了改善材料的力学物理性能,半精加工之后,精加工之前常安排淬火、渗碳淬火等热处理工序。对于整体淬火的零件,淬火前应将所有切削加工的表面
进行完。对于那些变形较小的热处理(如高频感应加热淬火、渗氮),有时允许安排在精加工之后。
⑷对于高精度精密零件(如铰刀、精密丝杠、精密齿轮等),在淬火后安排冷处理(使零件在低温介质中继续冷却到零下80℃)以稳定零件的尺寸。
所以在外筒加工工序过程中,热处理安排在工序45,采用井式炉,淬火并回火,确保表面硬度HRC=35~45。
3.2.6 辅助工序的安排
外筒零件工序40和工序140检验工序是主要的辅助工序,它是保证产品质量的主要措施。除了在每道工序的进行中,操作者都必须自行检验外,还应在下列情况下安排单独的检验工序:
⑴粗加工阶段结束之后;
⑵重要工序之后;
⑶零件从一个车间转到另一个车间时;
⑷特种性能(磁力探伤、密封性等)检验之前;
⑸零件全部加工结束之后。
除检验工序外,还要在相应的工序后面考虑安排去毛刺、倒棱边、去磁、清洗、涂防锈油等辅助工序。应该认识到辅助工序仍是必要的工序,缺少了辅助工序或是对辅助工序要求不严,将会给装配工作带来困难,甚至使零件不能使用。例如,液压助力器外筒未去净毛刺和锐边,将使外筒不能装配在液压助力器上,且将危及工人的安全。
3.2.7 重要工序的分析
1、工序的分类
在产品质量的形成过程中包括多个工序过程,其定义分为三类:
(1)一般工序:对产品形成质量起一般作用的工序;
(2)关键工序:对产品形成质量,特别是关键性能质量起至关重要作用的工序;
(3)特殊工序:其结果不能通过后面的检验和试验,而只能通过使用后才能完全验证的工序。
工序质量控制是过程质量控制的基本点,是现场质量控制的重要内容。工序质量控制,是在加强一般工序质量控制的同时,采取有效的控制方法,对关键工 本次设计是对外筒零件的加工工艺规程及一些专用夹具(磨床)设计,要求绘制零件图、毛坯图、工艺图、夹具装配图、夹具部分零件图。它的制造及相关夹具设计涉及到机械制造专业多方面的内容包括从毛坯的选择、选择生产类型、零件的结构工艺性分析、零件的加工工艺路线、零件的加工方法的确定、加工阶段的划分、加工顺序的安排、设备及工艺装备的选择、加工余量的确定、工序尺寸公差的确定等等方面考虑,同时还要考虑机械加工生产率和技术经济性分析。该文从零件分析,工艺规程的设计,机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定,专用夹具设计四个方面对工艺路线及平面磨床夹具的设计做了详细的阐述。
本设计论文虽然基本满足生产要求,但自动化程度、生产效率低,耗时耗力由于所学知识和时间有限,加上缺乏实践经验,在设计写作过程中难免出现错误,不足之处敬请老师批评指正。
参考文献
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