基于UG的填料箱盖的工艺规程及夹具设计.doc

毕业设计(论文)课 题 名 称 基于UG的填料箱盖的工艺规程及夹具设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 机械与能源系 机械设计制造及其自动化 (CAD/CAM方向) 指 导 教 师 职 称 目 录1 课题提出的背景和意义.1.1 课题的研究背景.1.2 UG的应用前景及UG软件应用的意义.2 零件的分析. 2.1 零件的作用2.2 零件的工艺分析. 3 工艺规程设计. 3.1 毛坯的制造形式. 3.2 基准面的选择. 3.3 制订工艺路线. 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定. 3.5 确定切削用量及基本工时. 4 基于UG专用夹具设计. 4.1 问题的指出4.2 夹具设计4.3 定位误差的分析4.4 利用UG对夹具的建模4.5 基于UG的夹具建模过程概述.5 全文总结. 参考文献致 谢1 课题提出的背景和意义1.1 课题的研究背景随着社会的发展，能源问题成为全球共同的话题，而石油作为不可再生能源，一直是各个国家最为关注的。世界各国在努力寻求解决石油紧缺问题的方法。其实石油问题的解决不外乎两点，一是开发新能源，二是减少资源的浪费。如何解决石油的泄漏问题是本设计研究的关键。汽车中石油的泄漏主要体现在填料箱盖上。本设计的课题将就填料箱盖的工艺规程及夹具的设计。当今国内的工业社会，尚处于发展阶段,制造工业占主导地位。而在实际生产中产品的加工路线的确定对企业的生存有着至关重要的影响。随着三维建模软件的日益广泛的应用，产品的设计周期明显缩短，且工件报废率明显下降，本设计对填料箱盖工艺路线以及夹具的设计正是基于目前广泛应用的Unigrafics软件，通过本软件的建模和工程图功能，能有效地提高生产率，更形象地反映工艺夹具的工作情况。1.2 UG的应用前景及UG软件应用的意义1Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司开发的一款3D制作软件，和PRO-E是同一类的软件，一般在汽车行业应用的比较广泛，美国的通用公司就是UG的使用者，中国的神州4号的设计和制造也是用的UG。Unigraphics(简称UG)软件自1990年正式进入中国以来，十余年风雨，至今已发展到上千家用户。新用户群也正以每年近40%的增幅不断扩展。随着UG用户数量在中国的大幅增加，企业对优秀的UG技术人才的需求越来越强烈，越来越多的UG技术人员通过认证获得了许多国际知名企业的就业机会，如通用，上海大众，松下电子，沃尔沃等，UGS目前也遍及到机械、医疗设备、电子、高技术和消费品工业，包括客户如3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、Digital Eguipment Corp、Philips Electronic、The Gillette Company、Timex、Eureka和Arctic Cat。 新的强大的UG功能 业界最好的工业设计软件包，包括一个灵活的复合建模模块以及功能强大的逼真照相的渲染，动画和快速的原型工具，复合建模让用户可在下例建模方法中选择：实体建模（Solid）、曲面建模(Surface) 、线框建模 (Wireframe)及其于特征的参数化建模。基于UG软件强大的建模功能，在毕业设计中我将利用UG的建模功能代替AutoCAD，从而使整个设计更直观易懂。2 零件的分析2.1 零件的作用零件的制造工艺方法可以分为材料成形法，材料去除法以及材料累加法。根据零件的特性以及从经济性的角度分析，经过一系列的性能比较，HT200是相对适合的材料，毛坏的成型方法为铸造。 本设计是首先对零件进行分析，确定零件加工的工艺规程，设计加工工序，然后根据要求设计夹具，利用UG的建模功能设计夹具的各个组件，最后将各组件组装成装配图，最后导出工程图。题目所给定的零件是汽车的填料箱盖如图2.1所示，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。填料箱主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流不流到外面来也可阻止外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却。保持水泵的正常运行。图2.1 填料箱盖三维图2 .2 零件的工艺分析23填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求41.以65H5（）轴为中心的加工表面。包括：尺寸为65H5（）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为80的与65H5（）相接的肩面, 尺寸为100f8()与65H5（）同轴度为0.025的面. 尺寸为60h5()与65H5（）同轴度为0.025的孔。2.以60h5()孔为中心的加工表面。尺寸为78与60H8()垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.3. 以60H8()孔为中心均匀分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求。3 工艺规程设计3.1 毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。3.2 基准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，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1 粗基准的选择 对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）3.2.2 精基准的选择 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。 按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。3.3 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形状、尺寸精度以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生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺线路方案一工序 铣削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155,100外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。3.3.2 工艺路线方案二工序 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 去毛刺，终检。3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和60H8（孔。；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。但是仔细考虑，在线路二中，工序 精车65外圆及与80相接的端面。然后工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155,100外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“填料箱盖”零件材料为HT200，硬度为HBS190241，毛坯质量约为5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）外圆表面(65、80、75、100、91、155)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为84、104、160的阶梯轴式结构，除65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R6.3um,只要粗车就可满足加工要求,以155为例,2Z=5mm已能满足加工要求。（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差4。铸件轮廓尺寸(长度方向100160mm,故长度方向偏差为 mm，其余量值规定为3.03.5 mm.现取3.0 mm4。（3）内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R 为6.3,钻扩即可满足要求。（4）内孔60H8()。要求以外圆面65H5（）定位，铸出毛坯孔30。粗镗59.5 2Z=4.5精镗 59.9 2Z=0.4 细镗60H8() 2Z=0.1(5) 60H8()孔底面加工.按照41.研磨余量 Z=0.0100.014 取Z=0.0102.磨削余量 Z=0.20.3 取Z=0.33.铣削余量 Z=3.00.30.01=2.69(6)底面沟槽，采用镗削，经过底面研磨后镗可保证其精度。Z=0.5(7) 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均为自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接钻出。2攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔14。钻孔 8.5 ，攻螺纹 M10。3.5 确定切削用量及基本工时3.5.1 工序：车削端面、外圆本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。0工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗车65、155端面及65、80、75、100，155外圆，表面粗糙度值R 为6.3。机床：C6201卧式车床。刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90,r=15=12 r=0.5mm。计算切削用量。（1） 粗车65、155两端面确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为3mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a=2mm计。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f4当刀杆16mmX25mm, aF钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。4.3 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。4.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。4.5 基于UG的夹具建模过程概述根据上述计算与设计,确定的夹具的夹具体的设计，最终确立夹具的结构17。基于UG的夹具体的建模过程：第一步,新建一个文件名为“jiajuti文件类型为（*prt),单位：mm的文件如图4.1所示：图4.1 创建新文件第二步，插入一个长为310mm，宽280mm,25mm的长方体。生成实体模型如图4.2所示：图4.2 长方体特征 第三步，选择成形特征下的凸垫，选择生成长方体的一个棱边为水平参考，凸垫的长250mm，宽310mm，高度为185mm。生成特征如下4.3图示图4.3 凸垫特征第四步，创建长210mm,宽度190mm,深度310mm腔体特征如下4.4图所示图4.4 腔体特征 第五步，创建拉伸异形定位孔，具体做法如下1 在草绘环境下，绘出孔的草图确； 2 进入建模环境下，拉伸草绘完成的草图剖面完成结果如下4.5图所示：图4.5 异形孔特征 第六步，创建夹具体的其他的三个异形定位孔，具体做法如下： 一、 创建XOZ和YOZ平面；二、 点击UG菜单中的插入命令中的关联复制中镜像特征；三、 选择上一步生成的异形定位孔，然后选择镜像平面XOZ，确定完成；四、 选择生成的两个异形定位孔，选择镜像平面YOZ，确定完成四个定位孔的绘制如下4.6图所示： 图4-6 异形孔特征 第七步，生成夹具体的四个夹紧定位孔并插入螺纹特征。1. 利用UG中的简单孔功能，根据孔的定位参数绘制一个孔；2. 在绘制好的孔中插入螺纹特征；3. 插入基准轴Z轴；4. 利用UG工具栏中的环形特征生成其余3个孔， 选择生成的孔简单孔和孔内螺纹，选择Z轴，输入数量4，角度为90度，生成4个螺纹孔如下4.7图示。图4.7 螺纹孔特征 第八步，在夹具体上创建一个夹紧拉杆的了孔创建如4.8图。 图4.8 拉杆孔特征 最后创建完成的实体模型如下4.9所示：图4.9 夹具体型特征 经过一系列的设计和零件装配，最终夹具与零件的装配图如图4.10所示： 图4.10 装配图 爆炸组件如图4.11所示： 图4-11 爆炸图 全文总结通过完成这次的基于UG填料箱盖工艺规程及夹具毕业设计，感觉收获很大，不仅感觉在本专业知识面扩大了，特别是夹具和工艺设计实际方面的知识，从原来的一知半解到现在已有一个较为清晰的认识，虽然在设计过程中缺乏实际的生产经验，难免在实际的开发生产过程中对问题的突发性缺乏预见能力，但基本能把大学期间所学的专业知识都融会贯通起来了，并用于此次毕业设计当中，达到学以致用的目的。此外，对Unigrafics 软件有了更深刻的认识，在软件的操作也比原来提高了一个档次，然而，本人设计的过程中，曾遇到过不少的困难，影响了设计工作的进展，但经过自己的一番钻研、与同学、老师探讨和请教之后， 问题终于迎刃而解。另外，在此设计过程中也做了很多重复性的工作，往往一个在设计上的缺陷，对后期的设计工作带来影响而不得不推翻重新开始，于是，在不断犯错与解决中我总结了在设计过程中的一定经验，此中经验对我来说是十分宝贵的此种经历对我独立思考问题、解决问题的能力也带来很大的提高。毕业在即，从学校的学习到工作单位的实际设计生产，是一个很大的转变，我清楚的认识到，要成为未来工作中专业的技术型人才，必须具备“专业、意愿与耐心”。因此，未来只能通过对自己在专业知识结构上的不断完善，把所学到的理论知识更好地运用到工作当中，脚踏实地，在工作中学习，学习后工作，把工作做得更加出色，更加完美，最后感谢学校及老师们的栽培！参考文献江洪UG NX4.0基础教程M第2版机械工业出版社2007孙丽媛机械制造工艺及专用夹具设计指导M第次冶金工业出版社2002 El wakil,S.D.,Processes and Design for Manufacturing加工工序设计.Prentice-Hill.1998李益民机械制造工艺设计简明手册S第版机械工业出版社1994 杨叔子工艺师手册S第版机械工业出版社200662000Goetsch,D.L.,Advanced Maufacturing Technology先进制造技术,Delar Publishers Inc.1990李旦 机床专用夹具设计图册M第版哈尔滨工业大学出版社 19988邹慧君机械原理课程设计手册S第1版高等教育出版社 1998上海市金属切削手册 上海市金属切削技术协会S第版上海科学技术出版社200010甘永立几何量公差与检测M第8版出版单位200811张世昌机械制造基础M第版高等教育出版社200612王启平机床夹具设计S第版哈尔滨工业大学 200613杨黎明 机械零件设计手册S第版国防工业出版社199314Norton,R.l.,Design of Machinery机械装置的设计,McGraw-Hill,199215曾东健汽车制造工艺学M第版机械工业出版社200616唐艺汽车构造与修理图解M第版机械工业出版社199417Dimarogonas,A.D.,Machine Design for Manufacturing,Prentice-Hall,199818王先逵机械制造工艺学M第版辽宁电子出版社199519Dimmarogonas,A.D,Machine Design for Manufacturing制造机械设计, McGraw-Hill,199820朱焕池 机械制造工艺学M第次机械工业出版社200621王光斗机床夹具设计手册S第版上海科技出版社22夏德伟UG NX4.0中文版机械设计典型范例教程M第版电子工业出版社200623Dorf,R.C.and Kuisiak,A.,Handbook of Design Manufacturing and Automation制造业和自动化设计手册 ,John Wiley &Sons,199424邹青机械制造工艺学课程设计指导书M第版机械工业出版社200725零点工作室轻松跟我学UG NX4.0中文版M第版电子工业出版社200726肖继德 . 机床夹具设计S第2版机械工业出版社200427宋振会UG NX4.0工程制图基础教程M第版清华大学出版社200628Goetsch,D.l.,Advanced Manufactureing Technology先进制造技术,Delmar Pulisher Inc,199028付本国UG NX3.0三维机械设计M第版机械工业出版社200529王彦武UG NX3-中文版基础入门篇M第版中国青年电子工业出版社200630王树勋UG NX3.0实操训练教程M第版华南理工大学出版社200631袁锋UG机械设计工程范例教程M第版机械工业出版社2006致谢 经近三个月的时间，我的毕业设计终于告一段落了。一路走来，这三个月的时间可以算是我大学四年来最充实的一段生活。毕业设计不仅让我把四年所学的专业知识融会贯通，达到专业学习的要求，而且在通过在解决遇到困难时与老师同学的共同探讨，最后将问题、疑点逐个解决我深切地体会到合作精神的重要性。更明白了学无止境的道理，人只有在不停地探索和解决问题中才能进步。在此，我要特别感谢陈志刚老师的对我的教导和帮助，他总是不厌其烦地指出我设计中的问题，耐心地帮我解决设计中的问题；另外我还要感谢在工厂实习时领导和同事们的帮助，他们丰富的生产经验以及在公司的一些资料给了设计很大的帮助；另外还有在我遇到困难时在一直鼓励我支持我的室友们。毕业设计的完成也预示我的大学生活就将划上一个句号，我的人生又将迎来一个崭新的起点。大学生活结束了，但毕业设计的一点一滴将永远留在我的心里。毕业后，我将用自己的满腔热诚迎接挑战，把四年所学的知识应用到工作中，不断完善自我，努力做好工作。附件图纸填料箱盖气缸上盖密封圈毛坯零件图可卸钻模板装配图钻床夹具零件图加紧气缸定位板工序卡片付：外文翻译 电火花加工 电火花加工法对加工超韧性的导电材料（如新的太空合金）特别有价值。这些金属很难用常规方法加工，用常规的切削刀具不可能加工极其复杂的形状，电火花加工使之变得相对简单了。在金属切削工业中，这种加工方法正不断寻找新的应用领域。塑料工业已广泛使用这种方法，如在钢制模具上加工几乎是任何形状的模腔。 电火花加工法是一种受控制的金属切削技术，它使用电火花切除（侵蚀）工件上的多余金属，工件在切削后的形状与刀具（电极）相反。切削刀具用导电材料（通常是碳）制造。电极形状与所需型腔想匹配。工件与电极都浸在不导电的液体里，这种液体通常是轻润滑油。它应当是点的不良导体或绝缘体。 用伺服机构是电极和工件间的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的间隙，以阻止他们相互接触。频率为20000Hz左右的低电压大电流的直流电加到电极上，这些电脉冲引起火花，跳过电极与工件的见的不导电的液体间隙。在火花冲击的局部区域，产生了大量的热量，金属融化了，从工件表面喷出融化金属的小粒子。不断循环着的不导电的液体，将侵蚀下来的金属粒子带走，同时也有助于驱散火花产生的热量。 在最近几年，电火花加工的主要进步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金属切除率时，表面粗糙度可达24vin.(0.050.10vin)。用高的金属切除率如高达15in3/h(245.8cm3/h)时，表面粗糙度为1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的类型，决定了能使用的安培数,电容,频率和电压值。快速切除金属（粗切削）时，用大电流,低频率,高电容和最小的间隙电压。缓慢切除金属（精切削）和需获得高的表面光洁度时，用小电流,高频率,低电容和最高的间隙电压。 与常规机加工方法相比，电火花加工有许多优点。 1 . 不论硬度高低，只要是导电材料都能对其进行切削。对用常规方法极难切削的硬质合金和超韧性的太空合金，电火化加工特别有价值。 2 . 工件可在淬火状态下加工，因克服了由淬火引起的变形问题。 3 . 很容易将断在工件中的丝锥和钻头除。 4 . 由于刀具（电极）从未与工件接触过，故工件中不会产生应力。 5 . 加工出的零件无毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且无毛刺。 7 . 对许多类型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .随着金属的切除，伺服机构使电极自动向工件进给。 9 .一个人可同时操作几台电火花加工机床。 10.能相对容易地从实心坯料上，加工出常规方法不可能加工出来的极复杂的形状。 11.能用较低价格加工出较好的模具。12.可用冲头作电极，在阴模板上复制其形状，并留有必须的间隙。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding further applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielectric fluid, which is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should be a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with each other. A direct current of low voltage and high amperage is delivered to the electrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal melts and a small particle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.In the last few years, major advances have been made with regard to the surface finishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface finishes of 2 t