Ｍ3400柴油机调温器零件机械加工工艺规程设计和系列夹具设计-[机械毕业设计论文]
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m3400
柴油机
调温
零件
机械
加工
工艺
规程
设计
以及
系列
夹具
毕业设计
论文
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-
文档包括:
说明书一份。46页。21100字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
图纸共9张，如下所示
A1-夹具装配图1.dwg
A1-夹具装配图2.dwg
A1-夹具装配图3.dwg
A2-调温器座.dwg
A2-调温器座毛坯图.dwg
A3-夹具1a零件图.dwg
A3-夹具1b零件图.dwg
A3-夹具2零件图.dwg
A3-夹具3零件图.dwg
- 内容简介：
-
编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 温器工艺规程设计 和系列夹具设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923809 学生姓名： 房小佩 指导教师： 张大骏 （职称： 高级工程师 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 3400 调温器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，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： 机械 97 学 号： 0923809 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及其自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 2、专题 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宏业配件厂加工的柴 油机零件 选题依据： 零件生产用图 零件材料 年产量（五万件 /年） 该厂生产条件状况 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 (任选三副夹具 )； ； 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： 机械 97 班 姓名 房小佩 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签 名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 零件的加工工艺编制，在机械加工中有非常重要的地位，零件工艺编制的合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题，因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。 本次设计的主要内容包括 和系列夹具设计的两大方面。制定工艺规程设计的原始资料包括：零件图样及必须的装配图样，产品验收的质量标准，产品的年生产纲领和生产类型、毛坯图样等。制定工艺规程设计步骤如下：审查零件图样，对零件进行工艺分析，选择零件的毛坯、绘制毛坯图，工艺过程设计（包括定位基准的选择，零件表面加工方法的选择，加工顺序的安排，工序的组合），工序设计（包括机床设备及工装选择，工序间加工余量的确定，工序尺寸及公差的确定、切削用量的选择，时间定额的确定），技术经济分析，填写工艺文件。夹具设计必须满足的要求有：保证加工精度，夹具的总体 方案应与年生产纲领相适应，安全、方便、减轻劳动强度，排屑顺畅，具有良好的强度、刚度和结构工艺性。夹具设计包括工件的定位，定位误差的分析与计算，夹紧机构的确定，夹具力的确定（包括方向，作用点和大小）。 关键词： 工艺；夹具；加工 精度 ；定位误差 he in is to to a or of or is an it is in of 3400 of be of in is as of of a of of of to of of to in of be of to of It is of V V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题研究的内容及意义 . 1 内外发展情况 . 1 课题应达到的要求 . 2 2 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 3 工艺规程设计 . 4 定毛坯的制造形式 . 4 位基准的选择 . 4 定工艺路线 . 5 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 定切削用量及基本工时 . 7 上端面工艺计算 . 7 左端面工艺计算 . 9 38端面、外圆及倒角 . 11 22端面工艺计算 . 12 上端面 8的孔 . 14 左端面 8的孔 . 16 12的孔 . 17 4 专用夹具设计 . 18 床夹具设计概述 . 18 床夹具概述 . 18 床夹具的分类 . 18 床夹具的组成和功用 . 18 具总体方案设计 . 19 具设计 . 20 题的提出 . 20 位方式与定位基准的选择 . 20 具机构设计 . 20 位销长度的分析 . 21 位误差的分析与计算 . 22 紧装置的确定 . 26 夹紧力的确定 . 26 5 结论与展望 . 28 论 . 28 足之处与未来展望 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 附 录 . 31 温器工艺规程设计和系列夹具设计 1 1 绪论 课题研究的内容及意义 本课题研究的内容是： 温器工艺规程设计和系列夹具设计，包括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，并有相关的计算和说明的说明书及专业外语文献翻译。 本课题研究的意义： （ 1） 工艺规 程设计的意义： 工艺规程是指导生产的主要技术文件：机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。 工艺规程是生产准备工作的主要依据：车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改 装等，均必须根据工艺来进行。 工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件：新建（改、扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生 产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。 （ 2） 夹具设计的意义： 机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工业装备，可以保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、实现生产过程自动化，使用专用夹具还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能，所以，夹具在机械加工中发挥着重要的作用，大量专用机床夹具的采用为大批量生产提供了必要条件。 内外发展情况 世界上第一支蜡式调温器由美国汤姆森公司发明，后在 1985 年由东风公司和汤姆森公司组建的合资公司东风 入中国，在 2001 年又引入日本富士精工株式会社，组建东风富士汤姆森调温器有限公司（ 为中国各大发动机公司供应调温器，并出口美国，日本，俄罗斯，中东，欧洲等地。 为了适应现代机械工业向高、精、尖方向发展的需要和多品种、小批量生产的特点，现代机床夹具的发展方向主要表现在标准化、精密化、高效化和柔性化四个方面。 标准化。机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准（ 2148 2259 91）以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有 利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成无锡太湖学院学士学位论文 2 本。 精密化。随着机械产品精度的日益提高，相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 高效化。高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在 加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分提高了数控机床的效率。 柔性化。机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为了适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度、改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构、发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主方向。 课题应达到的要求 （ 1） 满足零件设计的加工精度 （ 2） 零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片 （ 3） 主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图 （ 4） 设计说明书（不少于一万字） 必须有相关的计算和说明 （ 5） 专业外语文献翻译不少于一万字符 温器工艺规程设计和系列夹具设计 3 2 零件的分析 件的作用 当柴油机机体内水温低于 70 度时，调温器出水阀关闭，冷却水经调温器的旁通阀流回水泵的进口作循环使用，这时冷却水只在水泵和水套中循环 柴油机机体内水温为 70 度 80 度时，调温器旁通阀逐渐关闭，通往散热器的出水 阀逐渐开启，此时，机体内部的冷却水仍然作小循部环。另一部分冷却水经散热 器回水管流回散热器。 当柴油机机体内水温高于 80 度时，调温器的旁通阀完全关闭，出水阀全部打开。此时，机体内部冷却水全部经散热器进行大循环。而我们加工的调温器座是将调温器联结到柴油机机体上的一个中间零件，其内部有水道与调温器，机体联结相并由密封圈相隔防止泄漏。 件的工艺分析 从零件图 可以看出，此调温器座的结构形状较不规则，其主要加工表面可以分为三个部分。 以平面上有两个 65的孔为中心的一组加工面。 这一组包括表面粗糙 度为 平面， 265的内圆， 255的内圆， 230上端面，222内圆以及倒角，手工钻 6螺纹孔 。 以平面上有 55以及 3 个 螺纹孔为一组的加工平面。 这一组包括表面粗糙度为 平面， 55内圆， 3螺纹孔。 以 22圆柱端面以及 38圆柱面和端面为一组的加工面 这一组包括 38端面，外圆以及倒角， 22端面，手工钻 螺纹孔。 这几组加工面没有位置上的要求，考虑到零件的形状，可以先以左端面的粗基准加工表面粗糙度为 上平面，再以上平面为精基准可以加工出其他所 有需要加工的表面。 图 件图无锡太湖学院学士学位论文 4 3 工艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料选铝合金，有以下几点理由： （ 1） 铝的密度低 。 可减轻车子重量。 （ 2） 高的耐蚀性。铝的表面自然形成氧化膜，故耐蚀性优良，不易生锈。 （ 3） 高的导热性能。导热性能 比铸铁 高三倍，因而最适于必须要散热的热交换器零件上。 （ 4） 铸造性。由于铝的溶化温度低，流动性好，故易制造复杂形状的零件。 （ 5） 切削性。切削性是铸铁的 4 5 倍，工具磨损程度仅为铸铁的 1/2。 （ 6） 柔性地强度设计。铝的合金化会使常温下的强度不低于铸铁 1。 位基准的选择 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。 选择零件上的重要基准面作为粗基准。 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，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，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，结合进气管的具体结构，确定基准如下：以前表面、上表面以及左端温器工艺规程设计和系列夹具设计 5 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。 精基面的选择：由于图纸上并未标明几个加工面的位置误差要求，但考虑到基准重合的问题，还有上表面有 265的内圆，因此以上表面为精基准面，采用一面两销定位，实现了完全定位。以此定位方式可以加工左端面， 22端面， 38的端面、外圆及倒角，手工钻左端面的螺纹孔。除了精基面的所有加工表面均可加工到，因此这个精基面非常重要。 粗基面的选 择：为了加工出上述的精基面，很显然以左平面为粗基面，再用三个支承钉限制 3 个自由度，即可实现完全定位。 定工艺路线 （ 1） 零件表面加工方法的选择 零件各表面的加工方法的选择，首先要保证加工精度和表面粗糙度的要求，还要考虑生产率和经济性方面的要求，在选择是还考虑到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，因此各表面的加工方法如下表： 表 3表面的公差等级和加工方法 序列 加工面 表面粗糙度 公差等级 加工方法 1 上端面 车 2 右侧孔 65 车 3 右侧孔 55内圆 下 粗车 4 右侧孔 30上端面 车 6 粗车孔 22内圆及倒角 下 粗车 7 左侧孔 65 车 8 粗车左侧孔 55内圆 下 粗车 9 左侧孔 30上端面 车 10 粗车左侧孔 22内圆及倒角 下 粗车 11 孔 38端面 25 下 粗车 12 38外圆 下 粗车 13 22端面 车 14 粗车左端面 车 15 16 孔 55内圆 孔 6下 车 钻孔并攻丝 （ 2） 零件各表面加工顺序的确定 为了达到规定的技术要求，此调温器座的加工可分为如下四个阶段。 以粗基准面为定位面加工精基准面、 255 及 265 内圆、 230 端面、 222内圆，先粗加工，后精加工，均在数 控车床上实现。 以精基准面为定位面加工左端面， 55孔、 22端面、 38端面及外圆，同样先粗加工，后精加工，在数控车床上实现。 以精基准面为定位面手动钻左端面的螺纹孔 3 以加工过后的左端面为精基准手动钻上表面 6 （ 3） 工序的组合 无锡太湖学院学士学位论文 6 根据该工件的生产规模 5 万件每年，以及工件的结构特点与技术要求，为了尽可能的减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。在 夹 紧时， 夹 紧点应分布均匀， 夹 紧点要设置在刚度好的 部位，夹紧力要适当，防止夹紧变形。同时要选择合适的切削用量，切削力和切削热。相关的加工顺序，工序尺寸及工序要求，夹具、刀具量具等。切削用量等工艺问题将在连接座工艺过程卡和工序卡中陈述。 在确定加工顺序后，根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件，为了尽可能地减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。 加工顺序就是指工序的排列次序，加工顺序对保证加工质量，降低生产成本有着重要的作用，一般考虑一下原则： （ 1） 先基准后其他 零件的前几道工序应安排加工精基准，然后用精基准来加工其他表面。 （ 2） 先粗加工后精加工 整个零件的加工工序应是粗加工在前，然后半精加工、精加工以及光整加工。这样可以避免由于工件受力变形而影响加工质量，也避免了精加工表面受到损伤等。 （ 3） 先加工平面，后加工内孔 先加工主要表面后加工次要表面，即作为精基准的表面应首先加工。然后对精度要求高的主要表面进行粗加工、半精加工，并穿插一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工安排在最后进行，这样避免已加工表面在运输 过程中的碰伤 2。 这样得到零件的工艺路线如下： （ 10） 铸造毛坯 （ 20） 人工时效处理和变质处理 （ 30） 粗车上端面、半精车上端面、粗车右侧孔 65、粗车右侧孔 55内圆、粗车右侧孔 30上端面、半精车右侧孔 30上端面、粗车孔 22内圆及倒角 （ 40） 粗车左侧孔 65、粗车左侧孔 55内圆、粗车左侧孔 30上端面、半精车左侧孔 30上端面、粗车左侧孔 22内圆及倒角 （ 50） 粗车孔 38端面、粗车 38外圆、粗车 22端面、半精车 22端面 （ 60） 粗车左端面、半精车左端面、粗车孔 55内圆 （ 70） 手工钻上端面孔 6攻丝 （ 80） 手工钻左端面 3攻丝 （ 90） 手工钻 100） 水压试漏检验 （ 110） 去锐边、毛刺 （ 120） 包装、入箱 以上的工艺卡片及工序卡片详见附录。 （ 4） 加工顺序的安排 机械加工顺序的安排 温器工艺规程设计和系列夹具设计 7 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。 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。 辅助工序的安排 检验工序：进气管须经气密性检验，在 气压下历时两分钟不得渗漏。其他辅助工序：在零件机械加工结束后，进行人工去毛刺处理。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 调温器座零件材料为铝合金，生产类型为批量生产，采用金属性毛坯铸造。 根据上述原始资料及加工工艺，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） 上端面 粗车加工余量 精车加工余量 加工余量 a=3+ （ 2） 右侧孔 65、右侧孔 30上端面、左侧孔 65、左侧孔 30 上端面 粗车加工余量 精车加工余量 加工余量 a=3+ 3） 右侧孔 55内圆、粗车孔 22内圆及倒角、左侧孔 55内圆、左侧孔 22内圆及倒角 、 孔 38端面、 38外圆、孔 55内圆 粗车加工余量 定切削用量及基本工时 上端面工艺计算 （ 1） 工序加工计算及机床选择 取 择直头焊接式外圆车刀，数控车床 选）。 查机械制造装备设计表 1于 控车 床的中心高为 200刀杆尺寸 BH=255片厚度 7 根据机械制造装备设计表 1车铸造毛坯，选择 质合金。 查机械制造装备设计表 1择带卷屑槽倒棱的前刀面， r =45， r =12， o =10， o =25， s =0， r =1o = 10, 1屑槽尺寸为4=中， r 为主偏角； r 为副偏角； o 为后角； o 为前角；s为刃倾角； r 为刀尖圆弧半径； 1o 为倒棱前角； 1倒棱宽度； 卷屑槽圆弧半径；卷屑槽槽宽； 卷屑槽槽深。 查机械制造装备设计表 1刀杆尺寸为 255mm，及工件直径大于 100，取 f =4 进给量还要满足车床进给机构强度的要求，故需要进行校验，根据 床说明书，其进给机构允许的进给力为530N。 查机械制造装备设计表 1钢强度 b =680 810f r，r =45， 65m/（预计），则进给力 1820N。 无锡太湖学院学士学位论文 8 根据车削进给力的计算公式 fF=式中 ， 为加工钢时，刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 查机械制造装备设计表 1削力 =实际进给力为020N。 由于切系时的进给力小于车床进给机构的允许的进给力，选 f =r。 查机械制造装备设计表 1刀后刀面最大的磨损量取为 1刀寿命T=60 据机械制造装备设计表 1用 质合金刀加工b=710 900铝合金，当f r，切削速度44m/ 根据车削切削速度的计算公式 tv 式中， 查机械制造装备设计表 1 .0，.0，.0， 144m/ 据公式（ 2得 n = 1000 =203(r/据 床说明书，选 n=210r/公式（ 2实际的切削速度为 000m/ 校验功率：查机械制造装备设计表 1b=580 970f r，v 86m/， 根据 床说明书，当 n=230r/，车床主轴允许功率 以机床选择满足要求。 （ 2） 机动时间和辅助时间的计算 查金属机械加工工艺人员手册，车削的机动时间为 210 式中： l 为刀具行程长度， 1l 为加工长度， 2l
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