连接体数控加工工艺和设计.doc

22毕业设计说明书课题名称： 连接体数控加工工艺及设计 学生姓名 XXX 学 号 XXXXX 所在学院 机电与汽车分院 专 业 机电一体化 班 级 XXXX 指导教师 XXXXX 起讫时间：2014 年2 月24 日2014 年6月10 日 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。本次设计的零件为连接体零件，选用45号钢。连接体的加工工艺工装的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采钻床加工。通过对零件的分析，此工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。关键词：钻床加工，杠杆零件，加工工艺，尺寸精度，简化结构。目 录前言4第一章 概述51.1引言5 1.2夹具的历史5第二章 零件分析62.1 零件的形状62.2 加工工艺分析72.3 零件的结构工艺分析72.4 试制工艺路线7第三章 工艺规程设计73.1毛坯的选择8 3.2确定毛坯铸件.8 3.3 零件的工艺规程设计8 3.4加工余量的确定.9 3.5确定加工余量.10第四章 夹具结构设计124.1定位装置的设计124.2定位元件的确定124.3夹紧机构的基本要求134.4夹具结构的组成154.4.1定位装置154.5 工艺过程卡片154.6 夹具装配图16第五章 三维造型图.17 5.1夹具三维造型图.18结 论20参考文献.21致谢.22前言加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。 机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。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。二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控加工本身而言，具有设定数控程序后大批大量加工、效率高、质量控制稳定等优点，是加工的必然趋势。关键是你承接的工件，是否适合你的数控机床，价格是否具有赢利。数控技术是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。本次设计主要步骤：设计夹具装置,确定夹具技术要求和有关尺寸,公差配合,夹具精度分析和计算；连接体零件工艺设计：确定毛坯,确定工艺内容。第1章 概述 1.1引言 进入21世纪，随着科学技本的迅猛发展，传统的制造技术已进入现代制造技术的新阶段。机械制造工艺学则是现代制造技术的主要基础近年来随着经济的飞速发展，无论是国防建设，还是汽车、轮船、交通等都对机械产品的需求越来越大，因此，极大的推动了机械制造业的发展。然而机械制造业的发展离不开加工机械机床。为了满足生产的需要，对机床的种类、性能业都有了很高的要求。同时，为了使机械产品由原材料在机床上经过加工变为机械成品这就需要相应的机床夹具及合理的机械加工工艺。先进的机床夹具和合理的制造工艺是制造业降低成本提高生产效率的关键。因此，设计高效能的机床夹具和制定经济合理的工艺方案对提高制造企业的竞争力有着很大的帮助。所以，我们有必要研究他，而且应该仔细研究他。连接体所涉及的内容比较多，他集专业课、基础课知识于一体，是在学习完机械制造工艺学（含机床夹具）、机械设计基础、机械制图、CAD绘图、工程力学等全部专业课的基础上进行的，是对我们所有课程的一次综合性的复习，业师理论联系实际的练习，为今后走上工作岗位打下台阶，因此我们必须以严谨、认真务实的态度对待这次设计，把设计做好。1.2夹具的历史国内机床夹具发展历史我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。国外机床夹具发展历史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。第2章 零件分析2.1零件的形状2-1三维图 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如图2-2所示2-2零件图 2.2 加工工艺分析该工件的结构形状不规则，臂部刚性不足，加工孔10H9mm位于悬臂结构处，且该孔精度和表面粗糙度要求高，故工艺规程份钻、扩、铰多个程序。由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不在同一平面上，要钻一个孔后翻转90度再钻削另一个孔，因此要设计成翻转式钻模。 技术要求分析包括五个方面:加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面的相互位置精度；加工表面的粗糙度和机械物理性能；热处理及其它要求。连接体上除10H9的孔和顶宽28的距离外，其余表面均已加工，所设计的钻模保证两孔的精度要求如下：（1）待加工孔10H9mm和已加工孔28H7mm的孔的距离为800.2mm；（2）待加工孔11和已加工孔28H7的距离是150.25mm：距离底面14mm： (3)待加工孔10H9mm和已加工孔28H7mm的平行度为0.3mm；（4）待加工孔11和已加工孔28H7的垂直度为0.03mm.2.3 零件的结构工艺分析（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理；（2）各加工表面的几何形状应尽量简单；（3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工。 2.4 试制工艺路线 锻造 退火，去内应力 铣孔和边 钻孔 铰孔 割槽 去毛刺 质检 入库第三章 工艺规程设计3.1毛坯的选择 毛坯选择时应考虑的因素：(1) 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。(2)零件的结构形状与外形尺寸(3)生产纲领的大小(4)现有生产条件(5)充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 该零件的材料为45号钢，为考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对连杆体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。3.2确定毛坯铸件如图所示为毛坯铸件：3-1毛坯铸件3.3 零件的工艺规程设计1 模锻成形，（28锻成22）其余实心；2 退火，消除残余内应力；3 数控铣，铣左边两平面，再钻铰28H7孔，用平虎钳定位和装夹；4 数控铣，铣右边两平面，用平虎钳定位和装夹；5 钻孔，用专用钻夹具加工10H9和11孔；6 数控铣，铣边宽36等；7 数控铣，割开4.75槽；8 去毛刺.检验。3.4加工余量的确定加工余量是指加工过程中的加工表面切去的材料层厚度，主要分为加工余量和加工总余量两种。加工余量的大小对于零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大的影响，应当哈利地确定加工余量。 加工余量的确定采用查表法，主要以工厂生产实践和实验研究积累经验所制成的手册和表格为基础，并结合实际加工情况加工纠正确定加工余量。查文献 查得各端面的加工表面的工序余量。粗加工工序余量由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。3.5确定切削余量 工序一：粗精铣28左端面，铣宽10左端面1. 刀具选择刀具选取硬质合金立铣刀2.铣削用量的选择 这两平面的表面有粗糙度要求，因此为了提高表面的精度可以取小一点的铣削用量，分对此铣削进行加工。工序二：24的孔扩到27.51. 选择刀具刀具选取硬质合金套式镗刀扩孔主要是为了提高孔的精度，一般单边余量不超过2-3个mm工序三：铰孔把27.5的孔铰到281. 选择刀具刀具选取28铰刀2.铣削用量的选择进行绞孔的工序，进给的速度要慢一点，因此铣削用量也应该取得小一点。工序四：粗精铣28右端面，铣宽10右端面 1.刀具选择刀具选取硬质合金立铣刀 2.铣削用量的选择 这两平面的表面有粗糙度要求，因此为了提高表面的精度可以取小一点的铣削用量，分对此铣削进行加工。 工序五：钻11H9的孔，10的孔1.选择刀具 一般来说钻孔多采用麻花钻2.决定钻削用量钻孔是直接在工件上钻出一个孔来，一般来说没有多大的切削要求，但要注意钻孔时的进给速度和切削量，不宜过大工序六：铰孔11H91. 选择刀具 选用11的铰刀 绞孔主要是为了跟更好的提高孔的精度，一般单边余量不超过0.1mm 工序七：铣36两边 1.选择刀具 选择10的立铣刀 工序八：割开宽为4.75的槽 第四章 夹具结构设计4.1定位装置的设计 确定定位方案 以孔28H7及下端面定位,限制工件5个自由度,以11孔外缘定位,限制Z自由度.为增强刚性,在10H9孔下端,增设一辅助支承. 4.2定位元件的确定在设计夹具时，应限制零件的六个自由度，即X方向的平移和转动，Y方向的平移和转动，Z方向的平移和转动。工件以平面为定位基准时常用的定位元件1. 支承钉2. 支承板3. 可调支承4. 自位支承5. 辅助支承在本次夹具设计中，所用到的定位元件是可调支承和辅助支承。选用销轴与夹具体中的16的孔配合限制X的移动，Z轴的移动，Y轴的移动三个自由度。选用螺旋辅助支承与10H9的上边进行配合，与可调支承钉相配合，限制了X轴，Y轴，Z轴的移动的三个自由度，限制了六个自由度就确定了对工件正确的定位。4.3夹紧机构的基本要求1. 夹紧时不得破坏工件在夹具中占有的正确位置。2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生过大夹紧变形。3. 夹紧机构操作要安全。省力，夹紧迅速。4. 结构应尽量简单，便于制造与维修。夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应。4.4夹具结构的组成根据定位、夹紧的需要，该钻孔夹具的结构主要由夹具体、销轴、螺旋辅助支撑、承、螺旋压板机构及导向装置五大部分组成。 4.4.1定位装置销轴 销轴是利用轴环的一端面与夹具体贴合，然后利外圆与加工工件28mm的孔相配合，同时消除三个移动和两个转动共五个不定度。销轴螺纹一端通过双螺母固定在夹具体山，同时另一端螺纹通过螺旋机构夹紧工件。可调支承钉可调支承钉在该夹具中的主要作用是消除工件的一个转动不定度，因此不知布置在臂部28mm台外圆周一侧高度居中位置，且水平布置。辅助螺旋支承该支承主要是为了增强工件加工时的刚性，起平衡作用。4.4.2夹紧装置 夹紧机构采用螺旋夹紧机构，为使机构简单，直接在定位心轴上加工螺纹，选用M12螺母一满足强度要求。开口垫圈开口垫圈将螺母旋合产生的里传递到工件表面合适位置上，实现对工件的夹紧。钻套应为该钻夹具加工工件的批量不大，故两孔都选择固定钻套即可。钻模板因该工件所要加工两孔位于相互垂直的方向，因此各自单独使用钻模板，又因所要加工位置与夹紧位置不干涉，故两钻模板均采用固定式结构。钻模板与夹具体之间通过圆柱销和螺钉进行定位和固定。钻模板1钻模板24.5 工艺过程卡片连接体的加工工艺规程工序号工序内容工艺装备1锻造2退火，去内应力3铣直径28左端面，铣宽10左端面数控铣床，钻床4将直径24的孔扩到直径为27.55铰直径27.5的孔到286铣直径28右端面，铣宽10右端面数控铣床7钻直径11H9用专用钻夹具定位台钻床8钻直径10孔用专用钻夹具定位9铰直径11H9的孔10铣36两边台阶面采用一面二孔定位数控铣床11割开4.75槽采用专用铣夹具定位12去毛刺13检验14入库4.6 夹具装配图夹具装配图第5章 三维造型图5.1夹具三维造型图图5-1钻模板1图5-2钻模板2图5-3夹具体 三维造型图所使用的软件是UG6.0.图5-1为零件的钻模板零件图，该图主要是用来钻孔的，把钻模板放在夹具体上，是为钻零件10H9的孔。图5-2为零件的钻模板零件图，该图主要是用来钻孔的，把钻模板放在夹具体的左前侧，是为了钻M12的螺纹孔和8的孔，是用螺钉和销子来夹紧固定零件的。图5-3为零件的夹具体零件图，该图是用来放置零件并夹紧零件，用销轴和螺旋辅助支承来定位夹紧的。结 论经过一个多月的分析零件、在设计时通过查阅资料使得了解的知识面更广、范围更大，在查阅时了解有关机械方面的书，从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验。经过这次毕业设计，让我巩固了以前所学的知识它的全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步的兴趣，并让我主观上认识了加工过程中如何找定位，也为我以后的工作打下了很好的基础。这篇毕业设计虽然已经完成了，但由于本人缺少实际经验，在实际利用中次设计肯定还存在不少的问题，需要改进。希望老师能给我提点意见和建议从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验，理论知识与实际操作