毕业论文缩写版.pdf

1 定位转臂 机车转向架用 零件机械制造工艺设计 汽车与机械工程学院机械设计制造及其自动化 05 4龙辉 指导老师 吴康雄 摘要 本文介绍了定位转臂 机车转向架用 的机械制造工艺设计 该设计主要包括以下几个方面 1 定位转臂机械加工工序的制定 2 加工设备的选择 切削用量的选取 3 钻孔夹具的设计 在夹具设 计中 采用一面两孔定位 一面就是定位转臂的底面 两孔就是 25H7 和 42H7 两孔 先加工底面和这两个 孔 再加工其他表面 在钻孔夹具设计中 设计成翻转分离式钻模 这样就很好地解决因零件复杂而造成 的安装问题 在钻孔过程中装卸零件和安放钻模更加方便省力 夹具中的夹紧装置分别采用移动式压板和 快速螺旋压紧机构 使得零件的夹紧更方便 有利于提高生产效率 关键词 定位转臂 机械加工工艺 工序 夹具 钻模 1引言 现代制造工艺技术是先进制造技术的重要组成部分 也是其最具有活力的部分 产品从设计变为现实 是必须通过加工才能完成的 工艺是设计和制造的桥梁 设计的可行性往往会受到工艺的制约 工艺往往 会成为 瓶颈 因此 工艺方法和水平是十分重要的 工艺是生产中最活跃的因素 同样的设计可以通过 不同的工艺方法来实现 工艺不同 所用的加工设备 工艺装备也就不同 其质量和生产率也会有差别 有了某种工艺方法才有相应的工具和设备 反过来 这些工具和设备的发展又提高了该工艺方法的技术性 能和水平 扩大其适用范围 本文对定位转臂 机车转向架用 的机械制造工艺进行了制定 并为其中的一道工序设计了专用夹具 2定位转臂机械制造工艺总体设计 2 1 定位转臂的工艺分析 定位转臂零件如图 1 所示 图 1 定位转臂 2 定位转臂零件的主要加工表面有以下几个 1 底面以及以底面定位的孔 这些孔包括 4 21mm 以及沉头孔 4 34mm 4 17mm 以及沉头孔 4 30mm 42H7mm 的孔以及沉头孔 72mm 25H7mm 孔 两个 10mm 的孔以及一个 25mm 的孔 其 中主要加工表面有底面 4 21mm 以及沉头孔 4 34mm 4 17mm 以及沉头孔 4 30mm 42H7mm 的孔以及沉头孔 72mm 25H7mm 孔 底面有粗糙度要求 同时零件比较复杂用底面定位比较方便 4 21mm 以及沉头孔 4 34mm 相对 B C D 三个基准有位置精度要求 4 17mm 以及沉头孔 4 30mm 也有位置精度要求 42H7mm 和 25H7mm 孔有尺寸精度和表面粗糙度要求 同时这两个孔与底面组成一 面两孔定位 使得加工过程中的定位方便 2 296mm 孔 180mm 孔以及 2 60 孔 其中 296mm 孔和 180mm 孔中心线距离误差 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 为mm 180mm 中心线对中 296mm 孔中心线平行度公差为 0 2mm 180mm 中心线和5 0 1 0 0 0 1 1 0 0 25H7mm 孔中心线的距离误差为mm 2 0 3 以 40mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 40mm 孔 60mm 外圆面 5 0 0 5 0 0 0 2 0 250mm 的内孔和底面 2 0 2 2 定位转臂工艺的制定 1 粗基准的选择 对于一般零件而言 以外表面为粗基准是完全合理的 最好以非加工面为粗基准 如果选用 296mm 0 1 孔的外圆面和 180mm 的外圆面为粗基准 由于零件复杂 很难用定位装置对 296mm 孔的外圆面定 1 0 0 0 1 位 因此 在这我选用右端 R55mm 的上端面和 180mm 的外圆面为粗基准 180mm 的外圆面利用 1 0 0 1 0 0 两个短 V 型块支撑 限制 以及绕 X Z 轴的转动自由度 R55mm 的上端面和 180mm 的外圆面XZ 1 0 0 联合限制绕 Y 轴的自由度 2 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合是 应该进行尺寸换算 在本设计中选用底面和 42H7mm 孔以及 25H7mm 孔作为精基准 3 定位转臂工艺路线 工序 1 粗铣 半精铣底面 立式铣床 X53K YG8 端铣刀 专用夹具 工序 2 钻 扩 铰 25H7mm 的孔 立式钻床 Z535 直柄麻花钻 扩孔钻 铰刀 专用夹具 工序 3 扩 铰 25H7mm 的孔及锪钻孔 70mm 立式钻床 Z575 扩孔钻 铰刀 专用夹具 工序 4 粗铣 半精铣 296mm 外圆面前后端面 万能卧式铣床 X60W YG8 端铣刀 专用夹具 0 1 工序5 粗铣 半精铣 180mm 外圆面前后端面 万能卧式铣床 X60W YG8端铣刀 专用夹具 1 0 0 工序 6 粗车 半精车 2500 2mm 内孔及底面 立式车床 C512A 高速钢车刀 专用夹具 工序7 粗车 半精车 60mm 的上端面及外圆面 立式车床 C512A 高速钢车刀 专用夹具 0 2 0 工序 8 粗镗 半精镗 296mm 的孔 镗床 T612 高速钢镗刀 专用夹具 0 1 工序 9 粗镗 半精镗 180mm 的孔 镗床 T612 高速钢镗刀 专用夹具 1 0 0 3 工序 10 粗镗 半精镗 2 60mm 的孔 镗床 T616 高速钢镗刀 专用夹具 工序 11 扩 40mm 的孔 立式钻床 Z550A 扩孔钻 专用夹具 5 0 0 工序12 钻扩铰4 21mm 的内孔及锪钻孔 34mm 立式钻床 Z535A 直柄麻花钻 扩孔钻 锪钻 专用夹 具 工序13 钻扩铰4 17mm 的内孔及锪钻孔 30mm 立式钻床 Z535A 直柄麻花钻 扩孔钻 锪钻 专用夹 具 工序14 钻2 15mm 的孔 立式钻床 Z535A 直柄麻花钻 专用夹具 工序15 钻孔 25mm 和孔 10mm 立式钻床 Z535A 直柄麻花钻 专用夹具 工序16 插削8 60 的倒角 插床 B5050 插刀 专用夹具 工序17 插削宽20mm 的面 插床 B5050 插刀 专用夹具 工序18 去毛刺 工序19 终检 3 夹具设计 3 1 设计任务 设计钻 4 21mm 和 4 17mm 8 个孔的钻床夹具 设计的夹具必须能够保证这 8 个孔的尺寸精度以 及形状位置精度 3 2 夹具定位方式的选择 通过对零件的分析 钻 4 21mm 和 4 17mm 8 个孔需要限制五个自由度 参考现有的定位方式 在这 里选择一面两销定位方式 一面可以限制三个自由度 两孔共同限制另外三个自由度 一面就是零件的底 面 因为底面是加工的精基准 容易保证钻孔的精度 也易实现钻孔时的定位 两孔其中一孔采用右边的 42mm 的孔 另一孔采用 25H7mm 的孔作为定位孔 42H7mm 的孔与圆柱销配合进行定位 而 25H7mm 的孔与菱形销配合进行定位 这样可以避免过定位 3 3 一面两孔的误差分析 1 依据参考文献 9 由孔 42H7 的位置变动引起的位置误差 这个误差与单孔定位时相同 9 在任何方向 上均为 W TD Td 0 025 0 016 0 05 0 091 111 1 TD 孔 42H7 的公差 1 Td 圆柱销的公差 取 g6 1 装卸工件所需的最小配合间隙 等于孔的最大直径减去销的最小直径 即 D d 42 025 11max1 min 41 975 0 05mm 2 25H7 孔的位置误差 沿连心线方向 X 方向 上的位置误差受圆柱销的制约 9 W W 1 x21 而在垂直连心线方向上 25H7 孔中心的位置变动为 W TD Td 0 021 0 013 0 7Td 0 034 0 7Td y2 22 2 TD 孔 25H7 的公差 2 4 Td 菱形销的公差 取 g6 2 装卸工件所需的最小配合间隙 等于孔的最大直径减去销的最小直径 9 其中 TD 2 2 2 D TLTLb dD Td 分别为两孔的中心距公差 两销的中心距公差 Td TD b 查表得 5mm D 是孔 25H7 的基本尺寸 5 2 2 将数据带入得 0 7Td 2 3 由于在垂直连心线方向上两孔中心的位置变动方向可能不同 而造成工件绕 Z 轴的转角误差 最大 转角误差 9 tg L TdTDTdTD 2 222111 4652 7 0125 0 Td 4 分析一面两孔对 4 21mm 和 4 17mm 8 个孔的精度的影响 如图 2 所示 图 2 一面两孔定位误差分析 5 影响孔 1 2 3 4 4 21mm 孔 水平方向的位置尺寸 X1 X2 X3 X4 的基准位置误差均由孔 42H7 与圆柱销的间隙决定 9 Wx1 Wx2 Wx3 Wx4 W TD Td 0 025 0 016 0 05 0 91 111 1 而孔 1 2 3 4 的工序基准为 25H7 工件沿连心线方向的定位基准是圆柱销所在的孔 42H7 故产生基 准不重合 存在基准不重合误差 9 Bx1 Bx2 Bx3 Bx4 TD 2 5Td 所以对孔 1 2 3 4 在 X 方向的定位误差为 Dx1 Dx2 Dx3 Dx4 Bx1 Wx1 2 5Td 0 091 0 3 则Td 0 083 6 对于垂直连心线方向的位置尺寸 Y1 Y2 Y3 Y4 的基准位置误差要看工件的平移和倾斜那个占优 势来确定 由图明显可见孔 1 2 3 4 工件的平移要大于倾斜的影响 由几何关系可得影响 Y1 Y2 的基 准位置误差为 Wy1 Wy2 W W W 0 091 0 7Td 0 057 0 3 1 L XL y2 1 465 85 5 则Td 2 425 其中 X 为 1 2 孔到孔 42H7 中心的水平距离 Y3 Y4 的基准位置误差为 Wy3 Wy4 W W W W2y 0 034 0 7Td 0 3 1 L XL y2 1 则Td 0 38 7 孔 5 6 7 8 4 17mm 孔 的定位误差计算类似 最后综合 8 个孔的定位误差计算结果取 Td 0 08 0 04 TD 2 5Td 0 2 0 1 3 4 确定圆柱销直径 d 的基本尺寸及其偏差 1 圆柱销与 42H7 配合 圆柱销的基本尺寸取 42H7 的下限尺寸 其公差取 g6 或 f7 在这选取 d d d d 42g6 1 与夹具体之间的配合尺寸是 20 6 7 n H 3 5 确定菱形销的尺寸及公差 菱形销与 25H7 配合 由表差的尺寸参数 b 5mm 装卸工件所需的最小配合间隙 0 048 2 2 D TdTDb 25 04 0 2 0 5 则菱形销基本尺寸 d D 25 0 048 24 952mm 与夹具体配合尺寸是 16 22 2 6 7 n H 3 6 钻模板的设计与钻套的选择 3 6 1 钻模板的设计 对零件的分析 由于零件形状较为复杂且比较重 用人工的方法去装卸是很难的而且也不利于生产效 率的提高 在考虑加工过程的加工精度与夹具体的相对位置 还需考虑便于加工及零件在加工后如何从夹 具取出的问题 在这参考翻转式钻模和分离式钻模的基础上 将翻转式钻模和分离式钻模结合起来做成翻 转分离式钻模 钻模板做成对称分离的两个部分 每个部分用两个圆柱销和夹具体连接起来 夹具如图 3 所示 图 3 夹具总装图 6 圆柱销与夹具体配合采用过渡配合即 而圆柱销与钻模板采用间隙配合即 钻模板与夹具体凹 6 7 h N 6 7 h G 槽处采用间隙配合即 这样钻模板可以绕圆柱销翻转 便于零件的装卸 查手册 根据GB T 1184 1996 6 8 f H 8 级精度时钻模板上表面和夹具体上表面对夹具体底面的平行度公差值取 0 06 固定钻套对夹具体底面的 垂直度公差值取 0 03 夹具中与工件加工尺寸误差有关的尺寸误差取工件加工尺寸误差的 2 1 5 1 4 总结 本设计完成了定位转臂零件的工艺过程设计和工序卡的编制 并设计了其中一道工序的专用夹具 在 夹具设计过程中 考虑到定位转臂零件结构复杂 外形尺寸偏大 工件安装困难等因素 结合翻转式钻模 板和分离式钻模板的特点 将钻模板设计成对称的两块 每块钻模板通过圆柱销与夹具体相连 翻转钻模 板就可以方便地装卸工件 很好地解决了工件的安装问题 采用移动压板和快速螺旋压紧机构相结合 使 得两块钻模板能同时且快速夹紧 因而操作方便 省力 参考文献 1 王先逵 机械制造工艺学 M 北京 机械工业出版社 2006 1 2 孟少农 机械制造工艺手册 M 北京 机械工业出版社 2005 6 3 吴宗泽 机械设计课程设计手册 M 北京 高等教育出版社 2003 4 4 张耀宸 机械加工工艺手册 M 北京 航空工业出版社 2004 1 5 孙丽媛 机械制造工艺及专用夹具设计指导 M 北京 冶金工业出版社 2007 7 6 李益民 机械设计与制造工艺简明手册 M 北京 高等教育出版社 2003 1 7 赵慧欣 机械制造工艺基础 M 北京 电子工业出版社 2008 1 8 徐鸿本 机床夹具设计手册 M 沈阳 辽宁科学技术出版社 2004 3 9 傅承基 杨桂珍 桑立卫 蒋洪章 夹具设计 M 湖南 湖南科学技术出版社 1997 1 10 陈日耀 金属切削原理 M 北京 机械工业出版社 2002 1 11 Zhu Y zhang S and Rong Y Experimental Study on Fixturing Stiffness of T Slot Based Modular Fixture Transaction of NAMRI SME Volume XXI 1993 12 武良臣等主编 先进制造技术 M 徐州 中国矿业大学出版社 2001 13 孙巳德 机床夹具图册 M 北京 机械工业出版社 1983 THETHETHETHEMANUFACTURINGMANUFACTURINGMANUFACTURINGMANUFACTURINGPROCESSPROCESSPROCESSPROCESSPLANNINGPLANNINGPLANNINGPLANNINGOFOFOFOF POSITIONINGPOSITIONINGPOSITIONINGPOSITIONING TUMBLERTUMBLERTUMBLERTUMBLER AbstractAbstractAbstractAbstract This paper introduces the manufacturing processes planning of positioning tumbler used in locomotive bogie It includes several aspects 1 the development of machining process for the positioning tumbler 2 the choice of machining equipment and cutting parameters and the calculation of cutting time 3 the design of drilling fix