剪扩器说明书

SDQ 16 160SDQ 16 160 手动剪扩钳剪头的工艺设计手动剪扩钳剪头的工艺设计 院 系机电工程学院 专 业机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 负责教师 2009 年 6 月 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 I 摘摘 要要 本说明书是为 SDQ16 160 手动剪扩器的工艺规程及专用夹具的设计而编写的 它论证了手动剪扩器工艺规程及工装设计方案的合理性和正确性 符合优质 高产 和低成本的总体要求 本次设计的主要内容由工艺规程说明和夹具设计两部分组成 第一部 分为工艺规程的编制和说明 在这部分中 首先介绍了材料和毛坯的选择 接着进 行了零件的工艺性分析 重要表面的工序安排及工艺路线的确定 然后进行了定位 基准的选择等 第二部分为专用夹具的设计 其中包括铣床夹具和钻床夹具 在这 部分里 作者对夹具的定位零件夹紧机构及加工误差做了说明 关键词 定位基准 工艺规程 钻床夹具 铣床夹具 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 II Abstract This statement is to expand SDQ 16 160 browser scissors cut manually process the first order and a dedicated fixtures design and preparation It demonstrates the expansion device manually cut and Tooling process design and correctness of the reasonable of consistent with the high quality high efficiency and low cost of the overall requirements The main element of the design point of order by the process description and furniture design and the composition of two parts Firstly the design and discussion of the process planning are based on analysis of machining character of the part the choice of the material and the blank the technology of the work piece the selection of the major surface the decision of technological route and choice of the locational module etc Secondly the special jigs are designed which consist of a thread jig of milling and jigs of turning In this part the components of fixed position and the tolerance of the jigs are analyzed Keywords as a benchmark technology order drill fixture milling fixture 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 III 目目 录录 1 概述 1 1 1 课题的提出 1 1 2 本课题研究的目的及要求 1 1 3 国内外产品的发展状况 2 1 4 剪扩器执行部分的工作原理简介 2 2 手动剪扩器的系统设计 4 2 1 机构分析 4 2 2 零件分析 5 2 2 1 剪刀头分析 5 3 SolidWorks 设计 6 3 1 SolidWorks 简介 6 3 2 零件绘制 6 3 2 1 草图绘制 6 3 2 2 特征 9 4 毛坯设计 13 4 1 毛坯种类及其确定 13 4 2 毛坯工艺要求 15 4 2 1 分模面的确定 15 4 2 2 圆角半径 16 4 2 3 拔模斜度 17 4 3 毛坯的余量和公差 17 5 工艺路线的制定 18 5 1 加工方法的选择 19 5 2 加工阶段的划分 20 5 3 工序的集中和分散 22 5 4 基准的选择 24 5 5 热处理工序的安排 26 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 IV 5 6 辅助工序的安排 27 5 7 工艺路线总体分析 28 5 8 工序尺寸的确定 28 5 9 有关工序机床夹具刀具量具的选择说明 29 6 钻床夹具的设计 32 6 1 设计方案 32 6 2 总体说明 32 6 3 夹具构造特点及原理 32 6 4 定位零件 33 6 4 1 夹紧机构 33 6 5 夹具的误差分析 33 7 铣床夹具的设计 36 7 1 夹具设计方案 36 7 2 夹具设计总体说明 36 7 3 夹具构造特点及原理 36 7 3 1 定位零件 36 7 3 2 夹紧装置 37 7 3 3 夹具的工作原理 38 7 4 零件在夹具上的工作过程 38 8 经济性分析 39 9 后 记 40 参考文献 41 致 谢 42 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 1 1 概述概述 1 1 课题的提出课题的提出 随着近年来国家经济的高速发展和科学技术的不断进步 道路和汽车工业的飞 速发展 交通事故以及其它突发性灾难事故也在不断的增加 消防救援工作的难度 和要求也有了提高 面对国内消防救援装备整体水平偏低 在液压破拆产品领域国 内存在着长期的空白 长期以来一直依赖进口国外的先进设备 但是国外的产品价 格过高导致我们难以大量购买和装备 致使国内液压剪扩器等消防装备的严重短缺 影响了我国对突发事故的处理能力 目前国内在手动液压剪扩器产品 图 1 1 的生 产只有 3 家企业 且还只是处于仿制阶段 产品研究处于起步阶段 在这方面也缺 乏相关的书籍和资料 本课题是基于对沈阳某企业的 SDQ 16 160 手动剪扩器工艺规 程的研究 使产品的工艺规程有个标准的成形的依据 使其生产得到改善 图 1 1 手动液压剪扩钳 1 2 本课题研究的目的及要求本课题研究的目的及要求 在无专用设备或在无动力源的野外 山区高空作业时 常会遇到施加大作用力 的情况 这时常用手动机具进行作业 目前 手动机具的类型大致有两类 一类是 机械式 它的主要缺点是所施加的作用力太小 远不能满足多种大作用力作业的要 求 另一类是液压式 其主要形式多为平面安放式 即作业时要有地面作支撑 所 以体积 重量均较大 对悬空作业不适合 作业形式多 可切断 剪切 破拆等作 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 2 业 携带方便 整机重量轻 操作灵活的超高压多功能手动液压剪扩器 超高压 多功能手动液压剪扩器 可适应多种大作用力作业场合 且有携带方便 操作灵活 等特点 很适合在无专用设备或无动力源的场所及高空作业时使用 课题的研究根 据中华人民共和国国家标准液压破拆工具通用技术条件 GB T 17906 1999 液压破 拆工具的使用要求及国内液压产品的生产 技术水平 参照德国标准 DIN 14751 消防液压救援器材 扩张器 剪断器 救援顶杆 和法国标准 NFS 61 571 消防和求援液压器材 扩张器 剪断器 及国内现行相关本标准适用 于火灾发生时抢险救灾用的破拆工具 动力源及其附件 1 3 国内外产品的发展状况国内外产品的发展状况 国际上发达国家多年来一直很重视 对破拆救援事故处置方面的装备技术和理 论的研究 并辅以新工艺 新材料 新技术 资金雄厚 全民消防意识的高度重视 等等多方面的优势 使得这些国家在抢险救援事故处置装备与技术的产业化应用和 推广方面得到了迅速的发展 并成逐步形成全民消防观念增强带动市场需求增加 促进生产增加 进一步带动新产品研究开发的发展 带动破拆消防产品的研究开发 的发展 形成了技术的不断创新 形成了一个良性的循环 而我国在这方面由于对 破拆救援的认识以及在处置装备与技术的研究开发方面的起步较晚 以及在工业基 础 全民经济 技术综合材料等方面的综合水平较低 使得我国在这方面的发展还 处于较低的阶段 1 4 剪扩器执行部分的工作原理简介剪扩器执行部分的工作原理简介 图 1 2 剪扩器执行部分图 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 3 如图 1 2 工作时活塞受液压油推动做正反两个方向运动 液压力加在活塞正面 时 活塞向左运动 从而推动和活塞杆连接的连接套 连接套在摆杆滑块机构里起 滑块的作用 通过其上的销轴带动两个连接板再带动连接板上的剪刀体闭合完成剪 切功能 剪刀体的内圆弧在剪断钢管时使用 中心在剪断钢板时使用 前端平面起 夹持作用 当液压力加在活塞反面时 活塞向右运动 此时连接板反向运动带动剪 刀体扩张 完成扩张功能 剪刀体外前部的三个切口在扩张时起卡持作用 剪扩器主要性能参数 最大切割力 N 中心切割力 63700N 最大扩张力 22649N 扩张行程 160mm 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 4 2 手动剪扩器的系统设计手动剪扩器的系统设计 2 1 机构分析机构分析 该产品是由 2 个对心曲柄传动 即运动学中的曲柄滑块机构 图 2 1 是把活 塞 1 的往复直线运动用铰销通过连杆转换成曲柄的摆转运动 或反向传动 曲柄有 曲柄拐臂 曲柄销 K 和主轴颈 M 它的任务是传递能量 因此通常称它为驱动机构 以及在特定条件下工作 这种传动机构主要用于驱动机构 图 2 1 机构图 动力机构 液压系统压力由设备类型 载荷大小 结构要求和水平而定 系统 工作压力高 省材料 结构紧凑 重量轻 是液压的发展方向 但要注意治漏 噪 声控制和可靠性问题的妥善处理 大于 31 5Mpa 压力等级为超高压 系统工作压力为 63Mpa 追求大作用力 减轻重 量 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 5 2 2 零件分析零件分析 2 2 1 剪刀头分析剪刀头分析 图 2 2 涨剪刀图 如图 2 2 剪刀头是执行剪切扩张的工具 要求有高强度 剪刀的最大切割力 N 最大扩张力为 22649N 要承受这些力 剪刀采用了 cr12mov 钢做材料 热 处理 HRC50 55 该钢广泛应用于剪切类零件 性能稳定 剪刀表面发兰工艺 起防锈作用 在外型方面 剪刀内圆为 16mm 的圆弧 它在切割钢管时使用 圆弧中心到转动中心距离小 32 5mm 切割时能产生较大力 中心刀面有 6 个圆 弧 它们的作用是在切割钢板时防止打滑 增加夹持 前端平面可在夹紧时使 用 还有前端外侧的三个直角切口在扩张时起到卡住扩张面的作用 剪刀上的 两个孔距离为 50mm 在运动中它作为摆杆机构 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 6 3 3 SolidWorksSolidWorks 设计设计 3 1 SolidWorks 简介简介 SolidWorks 应用程序是一套机械设计自动化软件 它采用了大家所熟悉的 Microsoft Windows 图形用户界面 使用这套简单易学的工具 机械设计工程师 能快速地按照其设计思想绘制出草图 尝试运用特征与尺寸 及制作模型和详细的 工程图 3 2 零件绘制零件绘制 在此我以一个零件来说明 此零件为剪扩器上的剪刀头 如图 图 3 1 起剪切 扩张作用 对此零件建模需要用到草图绘制 拉伸 切除拉伸 阵列等特征 图 3 1 剪刀头零件图 3 2 1 草图绘制草图绘制 大部分 SolidWorks 的特征都是由 2D 草图绘制开始 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 7 您也可以使用 SolidWorks 生成 3D 草图 在 3D 草图中 实体存在于 3D 空间 中 它们不与特定草图基准面相关 首先单击标准工具栏上的新建 新建 SolidWorks 文件对话框出现 单击零件 然后单击确定 新零件窗口出现 选择前视基准面 显示发生更改 前视基准面对 着您 草图绘制工具栏命令出现在 CommandManager 中 草图在前视基准面上打 开 运用画圆 直线命令画出剪刀的 2D 草图 如图 图 3 2 草图画完后 单击草 图工具栏上的退出草图 图 3 2 2D 草图 1 直线 Line 欲绘制一条直线 单击草图工具栏上的直线 在插入直线 PropertyManager 中 在 方向 下选择以下之一 按绘制原样 水平 竖直 角度 在选项 下选择 按绘制原样 来绘制构造 线 以下列方法之一完成直线 1 将指针拖动到直线的端点然后放开 2 释放指针 移动指针到直线的端点 然后再次单击 对于水平 竖直及角度方向 如果您为长度和角度设定数值 直线将自动以这些数 值生成 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 8 可以执行下列任何操作之一 1 使用直线属性 PropertyManager 中组内的选择编辑直线 2 继续使用所选方向绘制草图 3 单击确定或双击以返回到插入直线 PropertyManager 来选择不同的方向或参 数 欲通过拖动修改直线 在打开的草图中 进行以下操作之一 1 如要改变直线的长度 选择一个端点并拖动来延长或缩短直线 2 如要移动直线 选择该直线并将之拖动到另一个位置 3 如要改变直线的角度 选择一个端点并将之拖动到不同的角度 如果直线有竖直或水平几何关系 在拖动到新角度之前在直线 PropertyManager 中删除竖直或水平几何关系 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 9 2 圆 Circle 使用圆工具绘制一基于中心的圆 或您可使用周边圆工具绘制一基于周边的圆 1 单击草图工具栏上的圆 或单击工具 草图绘制实体 圆 2 单击图形区域以放置椭圆心 3 移动指针并单击以设定半径 通过拖动修改圆 在打开的草图中 1 通过将圆的边线拖离其中心点来增加周边 2 通过将圆的边线拖至其中心点来减少周边 3 通过拖动圆的中心来移动圆 改变圆属性 在打开的草图中 选择圆然后在圆 PropertyManager 中编辑其属 性 3 2 2 特征特征 特征是各种单个的加工形状 当将它们组合起来时就形成各种零件 您还可以 将一些类型的特征添加到装配体中 特征包括多实体零件功能 您可在同一零件文件中包括单独的拉伸 旋转 放样 或扫描特征 1 利用拉伸凸台特征 单击拉伸工具之特征工具栏上的拉伸凸台 基体 在方向 1 的给定深度里设定 深度为 20mm 选择草图轮廓 单击确定 如图 3 3 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 10 图 3 3 拉伸特征图 2 阵列 线性阵列如图 3 4 在沿一个或两个线性路径阵列一个或多个特征时出现 图 3 4 线性阵列图 为方向 1 阵列设定方向 选择一线性边线 如图 如有必要 单击反向来改变 阵列的方向 为方向 1 设定阵列实例之间的间距为 15mm 设定阵列实例之间的 数量为 4 此数量包括原有特征或选择 选择要阵列的特征 单击确定 其它几 处阵列的特征和此处相似不再说明 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 11 图 3 5 拉伸切除图 2 切割 生成一基准面和剪刀面平行且距离 9 8mm 在此基准面上画草图 然后选择拉 伸切除 在方向 1 里选择给定深度 深度设定为 10 2mm 选择刚刚画的草图轮廓 单击确定 完成 如图 3 5 图 3 6 装配体图 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 12 您可以生成由许多零部件生成的复杂装配体 如图 3 6 装配体的零部件可以 包括独立的零件和其它装配体 称为子装配体 对于大多数的操作 两种零部件的 行为方式是相同的 零部件被链接到装配体文件装配体文件的扩展名为 sldasm 1 欲从零件生成装配体 1 在标准工具栏上单击从零件 装配体制作装配体 或单击文件 从零件制作装配 体 一装配体打开 插入零部件 PropertyManager 被激活 2 在图形区域中单击将零件添加到装配体 配合在装配体零部件之间生成几何关系 当您添加配合时 您定义零部件线性或 旋转运动所允许的方向 您可在其自由度之内移动零部件 从而直观化装配体的 行为 2 一些范例包括 1 一重合配合迫使两个平面变成共平面 面可沿彼此移动 但不能分离开 2 一同轴心配合迫使两个圆柱面变成同心 面可沿共同轴移动 但不能从此轴拖开 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 13 4 4 毛毛坯坯设设计计 4 1 毛坯种类及其确定毛坯种类及其确定 毛坯 根据零件 或产品 所要求的形状 工艺尺寸等而形成的供进一 步加工的生产对象 毛坯的选择主要是确定毛坯的类型 毛坯的种类有铸件 锻件 型材 冲压件及焊接件等 毛坯的形状和尺寸越接近零件 毛坯的精度越高机械加工余量越小 则 材料消耗越少 因而可以降低成本 但是毛坯的制造费用会提高 因此 选 择毛坯的类型要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑 以求得最佳的经济 效果 具体选择毛坯时 要考虑下列因素 1 零件的材料 当材料选定后 毛坯的类型也就基本上确定了 例 如 当零件材料为杆钢质件 则选用锻件或型材 若零件材料为铸铁或铸刚 铸铝合金等 则选择铸造毛坯 2 零件的力学性能 若零件的力学性能要求较高 应选择锻件 若力学性能要求不高 则应选型材或铸件 3 生产类型 大批大量生产应选用精度和生产率都比较高的毛坯制 造方法 如锻件采用模锻 这样 可以提高劳动生产率 缩短生产周期 单 件小批生产可采用砂型铸造或自由锻造毛坯 型材件等 4 零件的形状和尺寸 零件的形状和尺寸往往也是选择毛坯类型要 考虑的重要因素 形状复杂的零件 常用铸造方法 对于薄壁零件 不宜用 砂型铸造 尺寸大的零件 宜用砂型铸造 中小型零件可用较先进的特种铸 造方法 一般用途的阶台轴零件 如各台阶的直径相差不大 毛坯一般可选 用棒料 如各阶台的直径相差较大 则选用锻件 尺寸大的零件 一般采用 自由锻件毛坯 中小型零件可选用模锻件毛坯 此外 有些形状复杂的零件 可以采用组合毛坯 5 生产条件 选择毛坯应考虑具体的生产条件 如毛坯制造的实际 能力 外协的可能性 型材的品种规格等 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 14 6 充分考虑采用新技术 新材料 新工艺的可能性 本零件材料为Cr12MoV 钢 零件精度要求较高 结构较复杂 由于在 救援方面上应用 力学性能要求也较高 综合以上因素本零件最适合采用模 锻件 当然 采用自由锻造也可 锻压的生产过程是利用金属材料本身所具有的塑性变形规律 采用合理的 技术措施将金属材料加工成为所需要的具有一定形状 尺寸和性能的锻压件 锻压与铸造生产方式相比 其区别在于 1 锻压所用的金属材料应具有良好的塑性 以便在外力的作用下 能 产生塑性变形而不破裂 常用的金属材料中 铸铁的塑性很差 属脆性材料 不能用于锻压 钢和非铁金属中的铜 铝及其合金等塑性好 可用于锻压 2 通过锻压加工能消除锭料的气孔 缩松等铸造组织缺陷 压合了微 裂纹 并能获得较致密的结晶组织 改善了金属的力学性能 3 冲压加工生产率高 尺寸精确并节省材料 容易实现自动化 4 锻压加工是在固态成形的 对制造形状复杂的零件 特别是具有复 杂内腔的零件较困难 常用的锻压方法有六类 1 自由锻 2 模锻 3 挤压 4 拉拔 5 轧锻 6 板料冲压 模锻是将加热后的坯料放在锻模模腔内 在锻压力的作用下 迫使板料 变形而获得锻件的一种方法 坯料变形时 金属的流动受到模腔的限制和引 导 从而获得与模腔形状一致的锻件 其轮廓尺寸更接近于零件的尺寸 加 工余量及材料消耗大大减少 与自由锻相比 模锻的优点 1 由于有模腔引导金属的流动 锻件的形状可以比较复杂 2 锻件内部的锻造流体比较完整 从而提高零件机械性能和寿命 3 锻件表面光洁 尺寸精度高 节约了材料和切削加工时间 4 生产率高 5 操作简便 易于实现机械化 6 生产批量大 成本越低 通过上述比较可知 模锻件是由毛坯经加热在锻模中锻制而成的 因而 毛坯的轮廓尺寸接近于零件尺寸 加工余量及材料的消耗均大大减小 由于 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 15 其尺寸比较准确 有可能免去以后的机械加工 所需工人熟悉的程度也较低 但设备的价格较贵 因而适用于同类零件生产量较大的生产中 当毛坯采用棒料时 一般不进行热处理 而对于模锻毛坯通常需要进行 正火热处理 用来改善组织 正火以后若硬度提高 则还需要在加工前进行 高温回火以降低其硬度 以利于切削 正火的目的主要是可以细化钢的组织 消除组织缺陷 消除其过共析钢 的网状渗碳体 4 2 毛坯工艺要求毛坯工艺要求 4 4 2 2 1 1 分模面的确定 形成模锻件的各扇模具之分合面称为分模面 锻件分模面的确定是否适 宜 关系到锻件成型 锻件出模 材料利用率等一系列问题 确定分模面位 置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同 以及锻件容易从锻 模型槽中取出 此外 应争取获得墩粗充实成形的良好效果 为此 锻件分 模面位置的选择应在具有最大水平投影的位置上 在满足上述原则的基础上 确定开式模锻的分模位置时 为了提高锻件 质量和生产过程的稳定性 还应考虑下列要求 1 为了便于发现上下模在模锻过程中的错移 分模位置应选在锻件 侧面的中部 2 为了使锻模结构简单 并防止上下错移现象 分模位置应尽可能 采用直线状 3 两端头部比较大的锻件 不易直线状分模 应用折线式分模 从 而使上下型模的深度大致相等 以利于整个锻件充满成型 4 为了便于锻模和切边模的加工制造以及减少金属损耗 当圆饼类 锻件的尺寸 H D 时 应取轴向分模 不宜径向分模 这是为了使锻模型槽 只需车削加工 不用铣削加工 以提高制模速度 此外 其切边模刃口形状 也较简单 制造方便 锻件还可以冲内孔 从而提高金属材料利用率 5 锻件内部的金属流向方向 应适应锻件在工作 中的承力情况 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 16 4 4 2 2 2 2 圆角半径 生产上把锻件的凸圆角半径称为外圆角半径r 凹圆角半径称为内圆 角半径 外圆角的作用是避免锻模在热处理和模锻过程中因为应力集中导致 开裂 如果外圆角半径太小 金属充填型槽内相应的圆角非常困难 而且可 能引起锻模崩裂 内圆角的作用是使金属容易充填型槽 防止产生折叠和型 槽过早被压塌 如锻件的内圆角半径太小 在模锻时金属不易流动成型而且 锻件中的流线会被割断 导致机械性能的下降 还可能产生折叠 让锻件报 废 所以选择圆角半径 对锻件质量 锻件出模和提高锻模寿命都是有利的 但是如果外圆半径太大 这些部位的加工余量将减少 内圆角半径太大 则 将增加机械加工余量和金属损耗 圆角半径大小与锻件形状有关 锻件高度尺寸大 圆角半径尺寸应加大 为保证锻件圆角处有必要的加工余量 对于加工部位的外圆角半径r 可以按下式确定 r 余量 a 式中 a 零件上相应处的圆角半径或倒角 锻件上的凹圆角半径R 应比相应的外圆角半径r 大 一般可取 R 2 3 r 如图 1 4 所示 图 1 4 4 4 2 2 3 3 拔模斜度 拔模斜度是锻件上与分模面相垂直的平面所附加的斜度 锻件上的斜度 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 17 会增加金属损耗和机械加工余量 因此 应选较小的拔模斜度 为了便于制 模 标准化和生产管理 拔模斜度一般为3 5 7 10 12 15 同一锻件上的拔模斜度不宜采用多种斜度 一般情况下内 外斜度取 其统一数值 当在零件图的技术条件中已规定有模锻斜度时 仅需对不能满 足模锻工艺条件的那些表面确定模锻斜度 本零件的拔模斜度为7 根据上述毛坯的选择 确定其技术条件为 1 锻造圆角为 R5 2 热处理状态 HRC50 55 3 表面 清理 法兰 4 3 毛坯的余量和公差毛坯的余量和公差 本零件毛坯尺寸公差按Q 1S 308 2001 此标准是根据俄罗斯标准 OCT 78 模锻毛坯尺寸公差 加工余量 制定 通过查表法可以确定毛坯 的余量和公差 本模锻毛坯最大外形尺寸大约245mm 通过查表可取单面余量为 5mm 在确定锻件上加工表面的尺寸时 还应考虑到切削加工的需要及尺寸圆 整化而加工余量进行适当的修整及按精度等级即可查出各尺寸的公差 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 18 5 5 工艺路线的制定 工艺路线的拟订是制订工艺规程中关键一步 它是工艺过程的总体布局 工艺路线合理与否不但影响到零件加工质量 生产效率和经济性 而且也影 响到工人的劳动强度 设备投资 车间面积 生产成本等问题 必须谨慎从 事 工艺路线拟订 目前还没有一套精确的计算方法 通常采用生产实践中 总结的一些原则 结合工厂具体情况 灵活运用 设计时一般提出几种方案 通过分析比较 从中选出最佳工艺路线 为了设计合理的工艺路线 首先应仔细对零件进行工艺分析 工艺分析 包括两个方面 即对图纸审查和对零件图工艺分析 其目的是熟悉产品用途 性能及工作条件 明确零件在产品中的位置和功用 搞清各项技术要求制订 的依据 找出主要技术要求与技术关键以及零件的工艺特点 在设计工艺路 线时 采取适当措施加以保证 对零件图不妥及错误提出修改意见 针对该零件的图纸进行了审查及工艺分析 制订工艺方案如下 00 模锻件 05 铣侧面 10 铣平面 15 钻 扩 铰两孔 20 铣侧面圆弧 25 铣侧面 30 铣侧面 35 铣侧面 40 铣侧面 45 铣侧面 50 铣钳口平面 55 铣刃口平面 60 打磨锐边 65 铣梯台 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 19 70 铣槽 75 铣槽 80 铣侧面圆弧 85 铣阶梯台 90 铣圆弧 95 铣钳头阶梯 100 铣刃口圆弧 105 铣刃口斜面 110 铣深槽 115 淬火 120 洗涤 125 磁力探伤 130 钳工打磨 135 精磨平面 140 最终检验 145 发蓝 5 1 加工方法的选择加工方法的选择 在制定零件的工艺路线时 首先要考虑各表面的加工方法 选择加工方 法应满足质量 生产率与经济性各方面的要求 首先满足质量要求 其次还 要兼顾生产率和经济性 在加工过程中 影响加工精度的因素很多 即使同一种加工方法在不同 的条件下 所能达到的精度和表面的粗糙度都会有所不同 任何一种加工方 法 如果细心操作 精心调整 选择合适的刀具几何角度及合理的切削用量 就能获得较高的加工精度 但是这会花费较多的时间 降低生产率 增加加 工成本 为了解决这一问题 因此提出了经济加工精度的问题 经济加工精度是指在正常加工条件下 采用符合质量标准的设备 工艺 装备和标准技术等级的工人 不延长加工时间 所能保证的加工精度 统计 资料表明 加工误差与加工成本呈负指数函数关系 加工方法选择的原则 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 20 一 满足零件的精度要求 使所选加工方法的加工经济精度及经济表 面粗糙度与零件的精度和表面粗糙度要求相适应 例如 对于滑油泵主动轴 若杆部外圆表面加工精度等级为IT7 级 表面粗糙度为Ra0 4 通过精 车虽然可以达到要求 但不如磨削经济 因此 选用磨削加工 二 要考虑被加工材料的性质及热处理状态 例如 对淬火钢应采用 磨削加工 而硬度低 韧性大的有色金属的精加工不能用磨削的方法加工 很困难 因为磨屑容易堵塞砂轮工作表面 故通常采用高速精密车削或金刚 镗的方法加工 三 工件整体结构形状和尺寸 回转零件内孔采用车削或磨削的加工 方法 箱体上IT7 精度孔不宜采用磨削 而常采用镗孔或铰孔 四 加工表面的构造及尺寸 如 精度等级为IT 7 级的小孔 可 以采用铰削 拉削 等加工方法 尺寸较大的孔 则一般采用镗 磨加工方 法 如果孔为阶梯孔就不宜采用铰削或拉削的加工方法 五 要考虑生产类型 使所选加工方法与生产类型相适应 在大批量 生产中 可以采用生产率高 质量稳定的加工方法 六 考虑具体生产条件 在选择加工方法时 要充分利用现有设备和 工艺手段 发挥群众的创造性 充分挖掘企业的潜力 还要重视新工艺 新 技术的应用 不断提高工艺水平 有时 因设备负荷等原因 需要改用其它 加工方法 七 其它特殊要求 如加工纹理方向 表面的物理力学性能等 应使所选 加工方法满足这些要求 5 2 加工阶段的划分加工阶段的划分 当工件刚性差 易变形 而加工精度和表面质量要求较高时 为保证质 量 应把整个工艺过程划成几个加工阶段 在不同的加工阶段完成的主要 加工内容有所区别 一般可分为粗加工 半精加工和精加工 精密加工 包 括光整加工 超精密加工五个阶段 当毛坯余量特别大 表面非常粗糙时 在粗加工之前还安排荒加工 一 加工阶段 1 荒加工阶段的任务是及时发现毛坯缺陷 粗加工阶段的主要任务是从 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 21 毛坯上切除大部分的余量 使各加工表面尽可能接近图纸尺寸 因此粗加工 阶段主要考虑如何提高生产率 2 半精加工阶段的内容是对主要表面进一步加工 使之达到一定精度 并 留有一定余量 为精加工作好准备 次要表面完成最终加工 是过渡性的阶 段 3 精加工阶段任务是保证主要表面达到图纸规定的技术要求及表面粗糙 度要求 主要考虑如何保证加工精度 因此一般采用较小的切削用量 采用 精度高的设备 4 光整加工阶段当零件的加工精度要求很高 IT6 以上 和表面粗糙 度很小 Ra 0 2 m 时 在精加工阶段后还要安排光整加工 主要解决表 面质量问题 这种方法不但能降低表面粗糙度 而且能提高尺寸精度和形状 精度 但一般不用来提高位置精度 5 精度和表面质量要求特别高的零件 要采用超精密加工方法来达到要 求 二 划分加工阶段的意义 1 有利于保证产品的质量 零件按阶段依次加工 有利于消除或减少变形对加工精度的影响 加工 划分阶段后 粗加工工序的误差可以通过半精加工和精加工予以修正 工件 内部残余应力也可由各阶段之间时间间隔得以部分消除 也便于采用热处理 方法彻底消除 使加工质量得到保证 2 有利于合理使用设备 粗加工要求功率大 刚性好 生产率高 精度要求不高的设备 精加工 要求精度高的设备 划分阶段后 就可以充分发挥粗 精加工设备的优势 避免以粗干精 做到设备的合理应用 3 便于及时发现毛坯缺陷 毛坯的各种缺陷如气孔 砂眼和加工余量不足等 在粗加工或荒加工后 即可发现 便于即时修补或决定报废 以免继续加工造成浪费 4 便于热处理工序的安排 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序 这就自然要把机械加工 工艺过程划分为几个阶段 并且每个阶段各有其特点及应该达到的目的 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 22 5 精加工 光整加工安排在后 可保护精加工和光整加工过的表面少受 碰伤 另外 零件加工阶段的划分也不是绝对的 并非所有的零件都要划分加 工阶段 当加工质量要求低 刚性好的零件时 则可以不划分或少划分阶段 对于毛坯精度高 加工余量小的零件 也可以不划分加工阶段 单件生产也 通常不划分加工阶段 三 划分阶段的原则 1 零件的加工精度 零件加工精度高 要划分阶段 一般划分两个阶段 较高的划分三个阶 段 高精度零件划分四个阶段 2 工件刚性 刚性差 易变形的零件 在加工过程中为了克服变形对精度的影响 要 划分阶段 3 工件热处理 热处理工序的插入自然将加工过程划分成加工阶段 阶段划分是对整个工艺而言的 不能以某一表面的加工或某一工序来加 以判断 手动剪扩钳剪头的毛坯精度低 实际生产中大批量生产 所以要划分加 工阶段 但划分的不是很明显 从总体来看 主要分为粗加工和精加工两个 阶段 5 3 工序的集中和分散工序的集中和分散 一 工序集中与工序分散的概念 工序集中 将工件的加工 集中在少数几道工序内完成 而每一道工序 的加工内容较多 工序分散 将工件的加工 分散在较多的工序内完成 每道工序的工序 内容很少 二 工序集中和工序分散的特点 1 工序集中的特点 1 工序数目少 工艺路线短 简化了生产计划工作和生产组织工作 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 23 2 设备数量少 占地面积小 操作工人少 3 工件装夹次数少 生产辅助时间短 一次装夹加工较多面 能 保证较高的位置关系精度 4 专用设备和工艺装备的投资大 调整和维修复杂 生产准备工作 量大 转换新产品比较困难 采用数控加工是现代机械加工的发展方向之一 5 便于采用高效率的专用设备和工艺装备及数控加工技术进行生产 生产率高 2 工序分散的特点 1 工序数目多 工艺路线长 生产组织工作复杂 2 设备数目多 占地面积大 操作工人多 3 工件装夹次数多 生产辅助时间长 工件的多次装夹会降低位置 精度 4 生产准备工作量小 操作 调整 维修简单 产品转型容易 5 设备和工艺装备简单 三 工序集中和分散的选用 1 生产类型 为了简化生产组织工作 单件小批生产可以采用工序 集中的原则 在大批量生产中 对于结构复杂 且有条件采用专用机床时 采用工序集中 对于结构简单的产品也可用分散原则 2 现场生产条件 若工厂的生产条件较好 则大批大量生产可以采用工 序集中的原则 在多刀 多轴机床 各种高效率的组合机床和自动机床 加 工中心上加工 3 零件的结构特点 对于重型零件 由于装卸和搬运困难 一般采用工序集中的原则 结构 简单 尺寸小的零件 如轴承生产 可以采用工序分散的原则 4 零件的精度要求 若零件的尺寸精度和形状精度要求很高的 则采用工序分散的原则 可 以采用高精度的机床保证加工要求 若零件的位置精度要求较高 则采用工 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 24 序集中的原则 可以在一次装夹中加工 保证较高的位置精度要求 根据以 上所述 针对手动剪扩钳生产及结构特点等分析 零件的整体尺寸较大 重 量较大 要求精度一般 以及在某厂调研得知的情况 综合分析了厂子的组 织水平 设备数量及精度等原因 对本零件的加工较适合采取工序集中原则 这样在零件进行大批量生产时 能充分的利用设备组织生产 5 4 基准的选择基准的选择 基准分设计基准 工艺基准 工序基准 定位基准 测量基准和装配基 准等等 设计基准 设计图样上所采用的基准 工艺基准 在工艺过程中所采用的基准 分为工序基准 定位基准 测 量基准 和装配基准 工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 形状 和位置的基准 定位基准 加工中用做定位的基准 测量基准 测量时的基准 装配基准 装配是用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基 准 在加工过程中定位对加工质量有很大的影响 定位基准选择正确与否 不 但影响机床夹具的结构 也影响加工余量 而更重要的是影响加工表面位置 关系精度 由于工序性质不同 在各个加工阶段中 对定位基准的要求也不 同 一 粗基准的选择 粗基准选择应能保证加工面与不加工面之间的位置要求和合理分配各加 工面的余量 也要考虑到定位稳定和夹紧可靠 1 对于有不加工表面的零件 选择不加工表面作为粗基准 2 对于全部表面都需加工的零件 应选择加工余量小的表面做粗基准 3 应选择零件的重要表面为粗基准 以保证其加工余量均匀和表面组织 性能一致 4 粗基准应避免重复使用 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 25 5 选做粗基准的表面 应该尽量平整光滑 没有毛边 浇口 冒口等其 他缺陷 二 精基准的选择 1 基准重合原则 应竟尽可能选用主要加工表面的设计基准作为精基准 可以避免基准不重合而产生的误差 2 基准统一原则 当工件以某一组精基准定位 可以比较方便的加工其 他各表面时 应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位 有可能在一次装 夹中加工较多的表面 便于采用高生产率的专用设备 在一次装夹中加工出 的各表面可获得较高的相互位置精度 3 自为基准原则 某些精加工工序 要求加工余量小而均匀 以保证加 工质量和提高生产率 则可选用加工表面本身为定位基准 4 互为基准原则 对于位置精度要求较高的表面 有时还可以采用互为 基准原则进行加工 5 一次装夹原则 同时 定位基准选择不同 定位基准与原始基准不重合 则其误差 的大小也随着变化 5 5 热处理工序的安排热处理工序的安排 零件材料及热处理工序目的决定了其在工艺路线中的位置 一 预备热处理 包括退火 正火 调质等 目的是改善切削加工性 能 为最终热处理作准备 1 正火和退火 正火和退火目的是改善切削加工性能 消除内应力 细化晶粒 均匀组 织 一般在粗加工之后 精加工之前 2 调质 调质就是钢件淬火及高温回火的复合热处理工艺 能够防止工件渗氮和 表面淬火产生的变形 并使这类零件心部获得较好的综合力学性能 二 热处理工序的安排 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 26 目的是提高零件的强度 表面硬度和耐磨性等 常用的有 淬火 表面 淬火 渗碳 渗氮碳氮共渗等 1 淬火 对于钢质零件硬度要求较高时 需要进行淬火处理 淬火后接着进行回 火 可以减少工件的变形 2 表面淬火 仅对工件表层进行淬火的处理 目的是提高零件表面的硬度和耐磨性 而心部仍保持良好的塑性和韧性 3 渗碳 为了增加钢件表层的含碳量和一定的碳的浓度梯度 将钢件在渗碳介质 中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺 4 渗氮 渗氮是使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理 5 碳氮共渗 碳氮共渗是向工件表层同时渗入碳和氮原子的过程 一般在半精加工之 后或磨削加工之前进行 5 6 辅助工序的安排辅助工序的安排 1 检验 检验分中间检验和最终检验 中间检验工序一般安排在工件需要转换车 间时进行 以便分析产生质量问题的原因 在重要零件的关键工序之后 也 常安排中间检验 目的是便于及时控制加工质量 避免浪费工时 如轴套在 粗加工阶段后要进行渗碳 则在渗碳之前需要安排一次中间检验 在细加工 后要求对零件进行淬火 低温回火的热处理来提高零件的硬度 则在转车间 之前应安排中间检验 最终检验安排在工艺过程最后进行 即零件全部加工结束之后 应按零 件图的全部要求进行检验 2 钳工去毛刺 1 检验工序之前 2 热处理及表面处理工序之前 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 27 3 易于产生毛刺的工序之后 4 下道工序作为定位基准的表面应安排钳工去毛刺 3 特种检验 射线探伤 用X 射线和 射线透视工件时 由于射线对不同物质的穿 透能力不同 在感光底面上可反映出该工件的内部有无缺陷 超声探伤 也是检验内部缺陷的方法 不仅具有很强的穿透金属的能力 而且能够检验出缺陷的大小及位置 通常安排在粗加工阶段进行 磁粉探伤 用于检验铁磁材料近表面存在的缺陷 如裂纹 发纹等 而 且它操作简单和生产率高 安排在精加工阶段进行 渗透探伤 主要用于检查无磁性材料的表面裂纹等缺陷 安排在工艺过 程的最后阶段进行 4 表面处理 为了提高零件的抗腐蚀性 耐磨性 疲劳极限及外观的美观性等 常采 用表面处理的方法 工业上的表面处理方式有镀层 涂层及产生氧化膜等 安排在工艺过程的最后阶段 精度要求高的零件 应进行工艺尺寸链的计算 在本零件最后一道工序安排了发蓝处理这一工序 5 洗涤防锈 洗涤防锈工序应用较广 在抛光 磁力探伤后 以及总检验工序前要按 排洗涤防锈工序 在气候潮湿地区 为防止工件氧化生锈 特别是铝 镁合 金工件 在工序间经常安排洗涤防锈工序 5 7 工艺路线总体分析工艺路线总体分析 制订工艺路线是确定工艺过程的总体方向 其任务是在规定的条件下 确定某零件加工的工序内容 数目和先后顺序 工艺路线不仅影响加工质量 和生产率 而且影响工人的劳动强度和经济性 所以制订工艺路线时 应该 考虑的问题有 合理选择定位基准 正确选择各表面的加工方法 加工阶段 的划分 确定工序的集中与分散程度 机械加工顺序的安排 热处理工序及 辅助工序的安排等 本工序在安排时 应该将主次表面区分开 重点考虑主要表面 精度高 的表面 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 28 5 8 工序尺寸的确定工序尺寸的确定 确定工序尺寸时 首先要确定加工余量 相邻两工序的尺寸之差称为工 序余量 通常所说的加工余量及查表所得的加工余量 是指公称余量 即前 工序的基本尺寸与本工序基本尺寸之差 加工余量的确定方法有三种 经验 法 查表法和计算法 前种方法在生产中应用较为广泛 工序余量确定以后 就可以确定各工序的尺寸 工序尺寸基本值的确定 最终工序的尺寸及公差可直接按零件图的设计 要求来确定 而中间工序的加工尺寸是根据零件图的尺寸加上 或减去 工 序余量而得 即采用 由后往前推 的方法 由零件图的设计尺寸 逐步 推算出各工序的尺寸 一直推算到毛坯为止 工序公差的确定 通常最终工序的公差 应直接取自零件图上规定的公 差 而所有在此以前的各中间工序的公差 均由工艺员确定 在这方面可根 据该工序加工方法的经济精度要求来取定 在设计各机床工序时 就需要正 确地确定对工件表面进行加工时应达到的尺寸及公差 以及所应切除的加工 余量 有时还需要运用尺寸链原理来计算工艺尺寸 以便更好地保证零件图 规定的设计尺寸及公差 尺寸的确定用尺寸链原理 尺寸链指在机器装配 或零件的加工过程中 有相互连接的尺寸形成的尺寸组合称为尺寸链 尺寸 链的特点 封闭性 全部尺寸依次连接构成封闭形 所有独立尺寸的变动都 直接影响某一尺寸 环 列入尺寸链中的每一个尺寸 封闭环 尺寸链中在 装配过程或加工过程最后自然形成的一环 组成环 尺寸链中对封闭环有影 响的全部环 增环 设组成环增大时封闭环也增大 设组成环减小时封闭环 也减小 减环 设组成环增大时封闭环减小 设组成环减小时封闭环增大 5 9 有关工序机床夹具刀具量具的选择说明有关工序机床夹具刀具量具的选择说明 1 金属切削机床的选择原则 机床的选择 对工序的加工质量 生产率和经济性有很大的影响 为使 所选定的机床能符合工序的要求 必须考虑下列因素 1 机床切削工作精度与工序的加工精度相适应 2 机床工作区的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应 3 机床的功率与刚度应与工序的性质和合理的切削用量相适应 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 29 4 机床的生产率应与工件的生产计划相适应 在选择时应该充分利用现有设备 在设备选定后 要根据负荷的情况来 修订工艺路线 调整工序的内容 据此 对 SDQ 手动剪扩钳剪头的加工所选机床为 铣床选用 X62W 其中 X 铣床 W 万能升降台铣床 62 工作台工作面宽度620mm 立式铣床选用X5052 其中 X 铣床 5 立式铣床 52 工作台工作面宽度520mm 钻床选用摇臂钻床 磨床选用 MG1432 其中 M 磨床 G 高精度 1 外圆磨床 4 万能外圆磨床 32 最大磨削直径320mm 2 夹具的选择 夹具是在切削加工中 用以准确地确定工件位置 并将工件牢固地夹紧 的一种工艺装备 它的主要作用是 可靠地保证工件的加工精度 提高加工 效率 减轻劳动强度 充分发挥和扩大机床的工艺性能 按照夹具的应用范围 一般可分为通用夹具 专用夹具和可调整夹具 对于本零件滑油泵主动轴生产为大批量生产 能选用通用夹具的应尽量 选用通用夹具和组合夹具 但由于零件部分形状比较复杂 加工精度要求较 高 所以有的工序需要专门设计一套专用夹具进行加工 3 刀具的选择 在选择刀具的型式和构造时 应考虑下列主要因素 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 30 1 生产性质 生产的批量 从经济观点上来看 影响着刀具的选择 例如 在大批量生产时采用特殊刀具 可能是合算的 而在单件或成批生产 时 一般应用标准刀具 2 机床类型 在机床上能保证工件及刀具系统刚性好的条件下 允 许采用高生产的刀具 3 与工件的尺寸 加工表面的粗糙度 加工精度 工件的材料等有 关 剪扩器剪头的材料为Cr2MoV 钢 加工性能较差 加工刀具可采用 YG