曲轴后油封座工艺规程设计和系列夹具设计.doc

编编 号号 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 曲轴后油封座工艺规程设计曲轴后油封座工艺规程设计 和系列夹具设计和系列夹具设计 机 电 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 学生姓名 指导教师 职称 高级工程师 职称 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 曲轴后油封 座工艺规程设计和系列夹具设计 是本人在导师的指导下独 立进行研究所取得的成果 其内容除了在毕业设计 论文 中 特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 学 号 作者姓名 I 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 1 题目 曲轴后油封座工艺规程设计和系列夹具设计 2 专题 曲轴后油封座工艺规程设计和系列夹具设计 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 课题来源 广西玉林柴油机厂委托无锡市宏业机电配件厂加工的 柴油机零件 选题依据 1 零件生产用图 2 零件材料 3 年产量 10 万件 年 4 该厂生产条件状况 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 满足零件设计的加工精度 零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片 主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图 设计说明书 不少于一万字 必须有相关的计算和说明 专业外语文献翻译不少于一万字符 四 接受任务学生 四 接受任务学生 班班 姓名姓名 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2011 年年 11 月月 7 日日 至至 2012 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2011 年年 11 月月 7 日日 摘摘 要要 本设计主要包括两方面的内容 即曲轴后油封座的加工工艺规程设计以及典型的加 工工序的夹具设计 本文对一个常规工艺设计及的步骤做了详细阐述 在此基础上对零 件加工要求进行分析 最终确定毛坯的材料 选择定位基准 并留出适当的加工余量 综合上述分析可以制定出零件加工工艺路线中的具体参数进行计算 例如基本的切削用 量的计算 并根据计算结果选择机床 验算机床功率 此外 计算加工过程中的机动时 间和辅助时间也是必不可少的 机械加工工艺过程 是指用机械加工方法逐步改变毛坯形态 形状 尺寸和表面质量 使之成为合格零件所进行的全部过程 机械加工工艺过程包括结构工艺性分析 毛坯的选择 基准的选择 加工余量的确定 工艺路线的拟定 工序尺寸及公差的确定和加工设备的选择等 工艺路线是连接产品设 计和制造的纽带 它是一项经验性强 技巧性高 涉及多方面的知识和信息的工作 因 此工艺路线设计极其复杂 其中 加工顺序的先后 热处理的安排和工序的集中还是工 序的集中与分散是工艺人员在拟定工艺路线时的原则性问题 为了提高劳动生产率 保证加工质量和改善劳动条件 需要设计专用的夹具 在夹具设 计中 不仅要追求其其结构的合理性 更重要的是核算其加工精度的准确性 影响工件 加工精度的因素很多 且种类复杂 本夹具的设计是完成定位设计 夹紧设计等 以及 如何将这些机构装配起来形成一个整体 装配过程 结构方案确定以后 绘制了主要的零 件图装配图 关键词 关键词 加工工艺 切削用量 工艺计算 夹具设计 Abstract This design mainly includes two aspects of content namely the Crankshaft rear oil seal seat processing process planning and typical processing process of fixture design In this paper a conventional process design and steps to do a detailed description On the basis of the parts processing requirements analysis with a final determination of blank materials choose the locating datum and set aside the proper machining allowance A combination of the analysis can work out the parts processing process route in the specific parameters calculation such as basic of cutting parameter calculation and according to the calculated results choose machine tool the checking machine power in addition the calculation process mobile time and auxiliary time is also essential Mechanical processing it is to point to by machining methods gradually change the blank form shape size and surface quality make it become the qualified the process all parts Mechanical processing process including structure analysis technology the choice of blank the choice of machining allowance benchmark the determination process route of the recommended and the determination of the procedure sizes tolerance and processing equipment choice etc Process line is the connection product design and the manufacture of the link it is a critical skill high strong a wide range of knowledge and information work so process route design is extremely complex among them the processing order has the arrangement and working procedure heat treatment process of concentration or centralized and decentralized is in planning process engineering process route of principle problem In order to improve labor productivity guarantee the processing quality and improve working conditions and need to design a special fixture The fixture design we not only need to pursue the rationality of the structure more important is the accuracy of accounting the machining accuracy The influence the machining accuracy of many factors and species complex This fixture design is complete orientation design clamping design and how these institutions together to form a whole assembly process Structure plan later rendering the main parts drawing assembly drawing Key words process the cutting dosages process calculation fixture design 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 本课题的研究内容和意义 1 1 2 国内外的发展概况 1 1 3 本课题应达到的要求 1 2 零件的分析 3 2 1 零件的功用 3 2 2 零件的工艺分析 3 3 零件工艺规程设计 5 3 1 确定零件生产类型 5 3 2 材料的选择 5 3 3 确定零件毛坯的制造形式 5 3 4 拟定零件的机械加工工艺路线 5 3 4 1 定位基准的选择 5 3 4 2 零件表面加工方法的选择 6 3 4 3 零件各表面加工顺序的确定 7 3 4 4 工序的组合 7 3 5 工艺计算 8 3 5 1 后表面 8 3 5 2 前表面 9 3 5 3 底平面 15 3 6 工序设计 17 4 夹具设计 18 4 1 夹具设计概述 18 4 2 机床夹具的分类 18 4 3 机床夹具的基本组成 18 4 4 夹具设计 18 4 4 1 技术要求 18 4 4 2 夹具设计及操作的简要说明 21 4 5 夹具装配图上的标注及技术要求 23 4 5 1 尺寸标注 23 4 5 2 公差配合 23 4 5 3 技术要求 24 4 6 定位误差的分析与计算 24 4 6 1 定位误差的分析 24 4 6 2 定位误差的计算 26 4 7 夹紧力的的分析与计算 28 5 结论与展望 29 5 1 结论 29 5 2 不足之处及未来展望 29 致 谢 30 参考文献 31 附 录 32 1 绪论绪论 1 1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 本课题研究的内容是 工艺过程的重要性 曲轴后油封座的机械加工工艺规程的编 制 包括工艺路线设计 工艺设计 编制工艺规程文件 系列夹具设计 工艺是机械产品设计 制造过程中的重要组成部分 工艺设计的好坏直接影响产品 的最终制造质量和整个生产系统的优化状况 在国民经济的各个领域 各个行业中广泛使用者大量的机床 机器 仪器及工具等 这些工艺装备都是有机械制造行业提供的 机械制造业的主要任务就是围绕各种材料的 加工要求 研究其加工工艺并设计和制造各种工艺装备 机械制造工业是国民经济各部 门的装备部 它不仅为传统产业提供了现代化的设备 同时也是计算机 通信等新兴产 业的基础 机械制造业的兴衰直接影响和制约了工业 农业 交通 航天 信息和国防各部门 的生产技术水平 进而影响着一个国家的综合生产实力 1 2 国内外的发展概况国内外的发展概况 当代的机械制造业正沿着三个主要的方向发展 1 加工技术向高度信息化 自动化 智能化方向发展 信息技术 智能制造技术 数控技术 柔性制造技术 计算机集成制造技术以及敏捷制造等先进技术都在改造传统 制造业并迅速向前发展 2 加工技术向高精度发展 出现超精密工程以及纳米材料及加工 纳米测量等技术 3 机械加工的工艺方法进一步完善与开拓 传统的切削与磨削技术仍在不断发展 各种特种加工方法也在不断开拓新的工艺可能性与新的技术 如快速成形 激光加工 电加工和射流加工等 同时 机械制造中的计量与测试技术 机械产品的装配技术 工 况检测与故障诊断技术 机械设备性能试验技术 机械产品的可靠性保证与质量控制技 术 仿生制造技术 微型制造设备技术 网络制造技术 人工智能技在机械制造中的应 用以及考虑到环境保护的绿色制造技术等均有重大的发展 机械加工工艺的发展 1 广义制造论 长期以来 由于设计和工艺的分离 制造被定位于加工工艺 这是 一种狭义制造的概念 随着社会的发展和科技的进步 需要综合 融合和复合多种技术 去研究和解决问题 特别是集成制造技术的问世 提出了广义制造的概念 亦称为 大 制造 的概念 它体现了制造概念的扩展 2 制造工艺已形成系统 现代制造技术已经不是单独的加工方法和工匠的 手艺 已经发展成为一个系统 在制造工艺理论和技术上有了很大的发展 在制造生产模式上 出现了柔性制造系统 集成制造系统 虚拟制造系统 集群制造系统和共生制造系统等 1 3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 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 保证高的劳动生产率 3 保证经济上的合理性 设计中要包括设计工艺路线的原则和方法 工序的详细设计 包括尺寸换算以及工 序尺寸的设计计算 影响加工因素的分析 影响表面质量的因素 2 零件的分析零件的分析 2 1 零件的功用零件的功用 曲轴后油封座作为柴油机曲轴主轴承油封的支承件 它装上油封后再用螺钉结合到 柴油机机体的前后盖扳上去 要求结构简单 联结可靠 内外圆保持同轴度 安装端面 与孔保持一定的垂直度 2 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 图 2 1 曲轴后油封座零件图 从图2 1上可以看出 该曲轴后油封座的结构比较复杂 需要加工表面多 其主要加 工表面可以分为三个部分 1 其主要加工表面为前表面 7 9的孔和1 8 5的孔所在表面 这一组加工面包括 前表面 7 9孔 1 8 5孔 8 1 9小台阶 135 64 125深 度14的内圆 141深度11 6的外圆 2 后表面 这一组加工面包括 后表面 高度20 6的端面 3 底端面 这一组加工面包括 底平面 高度95 25的平面 底端面 2 M10 6H的螺纹孔 以上各组加工面的技术要求如下 1 表面粗糙度要求为Ra6 3 有平面度要求 9孔的位移度要求为0 25 孔 9的 尺寸精度要求为9 8 5孔的位移度要求为0 25 小台阶的高度1 9 0 1平面度0 1 内 250 0 圆 125 135 64 深度14 倒角 外圆141 深度11 6 0 1 0 0 5 0 0 03 08 0 2 表面粗糙度要求为Ra6 3 端面的高度20 6 00 1 17 0 3 表面粗糙度要求为Ra6 3 端面的高度95 25 0 05 平面度0 15 螺纹孔的精度 要求为6H 孔内表面粗糙度要求为Ra16 3 M10 6H的螺纹孔位移度要求0 25 由以上可以分析 对于这三组加工表面来讲 可以先选择其中一组加工表面进行加 工 然后再以加工过的表面为基准 加工其他三组表面 并保证他们之间的相互位置精 度 3 零件工艺规程设计零件工艺规程设计 3 1 确定零件生产类型确定零件生产类型 年产量为十万件 所以该零件为大批量生产 3 2 材料的选择材料的选择 铝合金的密度低 比较轻便 而且表面会自然形成氧化膜 故耐腐蚀性强 不易生 锈 同时铝合金具有柔性的强度设计 常温下的强度不低于铸铁 它的导热性也很好 也具有很好的铸造性能 易于制造出形状复杂的零件 容易切削 不容易使刀具损坏 另外 还比较耐磨 经济性好 性价比高 所以选择铝合金作为制造该零件的材料 零 件的材料为ZL108 是典型的二元共晶铝硅合金 该合金具有优良的 铸造性能 但力学 性能和切削加工性能较差 材料名称 ZAlSi12Cu1Mg1 标准 GB T 1173 1995 特性及适用范围 可热处理强化 具有较高的室温和高温力学性能 该合金密度下 热胀系数低 耐热性好 其铸造工艺性能优良 无热裂倾向 气密性高 线收缩小 但 有较大的吸气倾向 切削加工性较差 且需要变质处理 化学成份 硅 Si 11 0 13 0 铜 Cu 1 0 2 0 锰 Mn 0 3 0 9 镁 Mg 0 4 1 0 铝 Al 余量 铁 金属型铸造 0 000 0 700 锌 Zn 0 2 杂质 钛 Ti 0 20 杂质 镍 Ni 0 3 杂质 锡 Sn 0 01 杂质 铅 Pb 0 05 杂质 3 3 确定零件毛坯的制造形式确定零件毛坯的制造形式 零件材料为ZL108 该零件的生产纲领是大批量生产 采用压力铸造 可以达到生产 要求 3 4 拟定零件的机械加工工艺路线拟定零件的机械加工工艺路线 3 4 1 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准的选择是拟定零件的机械加工工艺路线 确定加工方案中首先要做的重要工 作 基准选择得正确 合理与否 将直接影响工件的加工质量和生产率 否则 不但使 加工工艺过程中的问题百出 更有甚者 还会造成零件大批量报废 使生产无法正常进 行 在选择定位基准时 需要同时考虑以下三个问题 1 以哪一个表面作为加工时的精基准或统一基准 才能保证加工精度 使整个机 械加工过程顺利地进行 2 为加工上述精基准或统一基准 应采用哪一个表面作为粗基准 3 是否有个别工序为了特殊的加工要求需要采用统一基准以外的精基准 粗基准的选择 在选用粗基准时要考虑如何保证各个加工面有足够的余量 如何保证 各个表面之间的相互位置精度和自身的尺寸精度 因此 选择粗基准时 应遵循以下几 个原则 对于不需要全部加工表面的零件 应使用始终不加工的表面作为粗基准 以保证不 1 加工表面与其他加工表面之间的相互位置精度要求 选择毛坯余量最小的表面作为粗基准 2 选择零件上的重要基准面作为粗基准 3 选择零件上加工面积大 形状复杂的表面作为粗基准 以使定位准确 夹紧可靠 4 夹具结构简单 操作方便 粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次 不应重复使用 以免产生不必要的定 5 位误差 精基准的选择 根据精基准的选择原则 选择精基准时 首先应考虑基准重合的问题 即在可能的情况下 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准 并保证工件的定位误 差较小以及加工精度 同时还应使加工过程操作方便 夹具结构简单 选择时应遵循以 下原则 基准重合 尽量选择被加工表面的设计基准或工序基准作为定位基准 避免基准不 1 重合而产生的定位误差 一次安装的原则 一次安装的又称基准统一原则 基准统一或一次安装和有关工序 2 所使用的夹具 结构大体上统一 降低了工装设计和制造成本 同时多数表面采用同一基 准进行加工 避免基准面转换而带来的误差 在生产线上 使用统一基准使各个工序定 位简单一致 互为基准原则 当某些表面相互位置精度要求较高时 这些表面又可以互为基准反 3 复加工 以不断提高定位基准的精度 保证这些表面之间的位置精度 自为基准原则 对于精度要求很高的表面 如果加工时要求其余量很小而均匀时 4 可以以加工表面本身作为定位基准 以保证加工质量和提高生产效率 在我的设计中 基准统一原则最为重要 使用统一的基准 可以简化工艺过程和夹具 设计 能在一次装夹中加工多个表面 可以保证个加工表面间的相互位置精度可以减少 工装设计制造的费用 提高生产效率 并可以避免基准转换造成的误差 根据以上原则 结合曲轴后油封座的具体结构 确定基准如下 以后表面 上表面以 及底平面作为基准加工出后表面这个重要表面 同时加工出这个表面上的孔 然后都以 这个表面和上面的孔定位加工出其他表面和孔 3 4 2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 零件各表面加工方法和方案的选择 首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的 要求 另外还需要考虑生产率和经济性方面的要求 在选择时 应根据各种加工方法的 特点及其经济加工精度和表面粗糙度 结合零件的特点和技术要求 慎重决定 该毛坯经铸造成型 其各表面加工方法如下 后端面 车削 9 孔 8 5 孔 钻孔 小台阶 粗铣 内圆 车削 外圆 车削 底端面 粗铣 M10 6H 螺纹孔 钻孔 攻螺纹 3 4 3 零件各表面加工顺序的确定零件各表面加工顺序的确定 加工顺序的安排 1 机械加工顺序的安排 根据机械加工顺序安排时应遵循的原则 考虑到工件的 具体特点 可以先加工后表面和后表面上的孔 然后都以一面两孔定位 加工出其他的 面和孔 2 热处理工序的安排 由于毛坯为压铸件 铸件应经固溶处理加完全人工时效 处理 另外 还须经变质处理 3 辅助工序的安排 检验工序 检查内外圆 中心高度 其他辅助工序 在零 件机械加工结束后