挺柱体工艺编制及工装设计

1、挺柱体工艺编制与工装设计 学 生：李飞龙 班 级：03021401 学 号：15 指导教师：于大国1第一章盲孔挺柱体零件分析2 盲孔挺柱体零件分析1.盲孔挺柱体用在柴油发动机供油系统里的喷油泵中，是较精密的零件之一。如图2.挺柱体外部成回转体，形状结构简单，加工难度比较小，但加工精度要求高。零件图如图，立体造型图如图。3.年成产纲领为100万只，属于大批量生产。3 挺柱体零件的工艺分析1.主要尺寸要求：a)：方腔端面到外圆柱端面保证；b)：销孔中心到外圆柱端面保证29mm；c)：9孔中心到销孔中心保证14mm；d)：5孔到销孔中心距离保证23mm；4 挺柱体零件的工艺分析2.主要形状位置公差要

2、求a）：外圆端面与挺柱体外圆有的垂直度要求；b）：小头外圆与挺柱体外圆有的同轴度要求；外圆有的圆度要求;c)：两个销孔与挺柱体外圆有的垂直度要求和的对称度要求；d）：9孔有的对称度要求；e）：铣扁有的对称度要求。 5 挺柱体零件的工艺分析3.主要表面质量要求a） ：外圆表面粗糙度要保证；b）：销孔内表面粗糙度要保证；c）：其它加工表面粗糙度要保证；6第二章挺柱体毛坯的制造形式分析7 挺柱体毛坯的制造形式 挺柱体生产属于大批量生产，通过对零件的工艺分析，可以考虑使用热挤成型，但加工余量大。而粉末冶金产品内部结构是海绵状的多孔结构，微小的洞孔起到吸收和储存机油的作用，有自润滑性的优点。挺柱体作为喷

3、油泵的传力机构，采用粉末冶金锻造挺柱体毛坯，延长了挺柱体的使用寿命。为此，我采用粉末冶金锻造挺柱体的毛坯。 8 粉末冶金锻造 粉末冶金锻造通常是指将烧结的预成型坯，经加热后，在闭式模中锻造成零件的工艺，是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的一种新工艺。同时它又保持普通粉末冶金少、无切削工艺的优点，通过合理设计预成型坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确、材料利用率高，锻造能量低，模具寿命高和成本低的特点。 9 粉末冶金锻造的基本工艺过程 10粉末冶金锻造的优点：1)大批量生产同一零件，需要或可大量减少切削加工；2)生产形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件），且保证制造公差；3)不需要或可简化

4、机械的精加工作业；4)无切削加工、节能、省材；5)自润滑性能，烧结制品材料中的连通孔隙可侵润滑油，因此与相应的铸锻材料制品相比，具有较好的耐磨性和减振能力；6)可以制取用其它任何工艺无法制造的冶金复合材料。 因此加工方法锻造的零件，如图11第三章挺柱体的加工工艺规程的制定 12机械加工工艺规程的设计原则： 1） 必须可靠的保证零件图纸上所有技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如果发现图纸上某一技术要求不当，只能向有关部门提出意见，不得擅自修改图纸或不按图纸要求去做。2）在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3）充分利用现有的生产条件，少花钱，多办事。4）尽量减轻工人的劳动强

5、度，保障生产安全，创造良好、文明的生产条件。 13挺柱体批量生产机械加工的工艺特征 1）大批大量生产的挺柱体是固定,单一不变的；2）挺柱体毛坯精度高,加工余量小,并采用高效率专用夹具和专用刀具和量具；3）机床按流水线布置；4）工件使用专用夹具装夹,装配方法采用互换装配法；5）操作工人平均技术水平低；要求生产率高，成本低；6）与大批大量生产相适应，有详细制定的工艺规程，用工序卡、操作卡及调整卡管理生产 。14工件在机床上或夹具中装夹有三种主要方法：1）直接找正装夹。直接找正装夹效率低，但找正精度可以很高，适合于单件小批量生产或精度要求特别高的生产中使用。2）划线找正装夹。划线装夹不需要其他专门设

6、备，通用性好，但生产效率低，精度不高。适用于单件，中小批生产中复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。3）夹具装夹。为保证加工精度和提高生产率，通常多采用夹具装夹，不在需要划线和找正，直接由夹具来保证加工精度要求，在各种生产类型中都有应用。 15加工基准的概念及其重要性 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可以进一步分为：粗基准、精基准和附加基准。 1）粗基准和精基准 未经机械加工的基准称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准都是

7、粗基准。 2）附加基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，成为附加基准。例如，轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的附加基准 16基准的选择 1）粗基准的选择原则 粗基准的选择原则，为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。 对挺柱体来说，选好粗基准是至关重要的。对于轴类零件而言，以外圆为粗基准是最合理的。按有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以加工表面要求相对位置精度较高的的不加工表面做为粗基准。现取小头外圆与方腔为粗基准。 172）精基准的选择原则 精基准的选择

8、原则，选择加工表面的设计基准作为定位基准，为基准重合原则，避免由于基准的不重合引起的定位误差。 挺柱体加工的基准单一，车小头端面、车小头外圆及大端面，都以方腔内腔为基准定位；车方腔端面，钻、铰销孔，都以小头大端面为基准；其余加工面均以挺柱体的外圆表面为基准。 而在无心磨床上加工外圆表面时，是自为基准18挺柱体加工工艺路线的制定 （1）下料（2）锻造毛坯（3）正火（4）钻中心孔（5）粗车外圆（6）粗磨外圆（7）车小头成型（8）车方腔端面（9）去方腔口毛刺（10）磨外圆（11）钻铰销孔（12）销孔孔口倒角（13）钻铰9mm孔（14）钻5mm孔（15）钻5mm孔口倒角（16）铣扁（17）去所有毛刺（

9、18）清洗（19）热处理（20）光整（21）研磨销孔（22）清洗（23）精磨外圆（24）清洗（25）检验（26）油封，入库 19工艺设备的选择 （加工过程中用到的设备）工序（4），机床：C616 工序（5），机床：M1050 工序（6），机床：六角车床C336 工序（7），机床：C336工序（9），机床：M1050 工序（10），机床：XHK716型立式加工中心或者C336工序（11），机床：Z4112A 工序（12），机床：C336工序（13），机床：台钻工序（15），机床：XQ6125 工序（20），机床：研磨机 工序（22），机床：M1050 20第四章机械加工余量的确定 21机械加工余

10、量的概念及其重要性 机械加工余量一般分为加工总余量和工序间的余量。零件由毛坯加工为成品，在加工表面切削金属的总厚度称为该表面加工总余量，每个工序切掉表面的金属厚度称为该表面的工序加工余量。 加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工的工时，增加机床，刀具及能源等的消耗；余量过小则不能消除上工序留下的各种误差，表面缺陷和本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，加工余量的确定在工艺规程的制定里是非常重要的。 22外圆表面加工余量 加工挺柱体外圆表面的工艺路线为： 粗车粗磨半精磨精磨。 计算各加工工序基本尺寸，精磨后工序基本尺寸为48mm。其他各工序基本尺

11、寸为： 精磨 半精磨 粗磨 粗车 49.00mm+3.0mm=52.00mm 23 外圆表面加工余量及工序尺寸、公差、表面粗糙度 24 挺柱体销孔各工序尺寸、公差及表面粗糙度 25 各工序间尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的确定 26第五章切削用量的确定 27 切削用量的概述 切削用量是用来表示切削运动，调整机床用的参量，并可用它对主运动和进给运动进行定量的表述。它包括切削速度进给量，背刀吃量三个要素。切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工成本和加工质量均有显著影响。选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率提高，加工成本最低。

12、28 切削用量选择原则及方法 粗加工时，应尽可能大的选择背刀吃量，其次要根据机床动力和刚性限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。精加工时，根据粗加工的余量确定背刀吃量，根据以加工表面粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度前提下，尽可能选用较高的切削速度。根据加工余量确定背刀吃量。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或者余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一，二次进给的背刀吃量尽量取大一些。 29 工艺过程卡片130 工艺过程卡片231第六章夹具的设计 32 夹具的概述 在机床加工工件时，为了要使工件在该工序所加工的表面，能达到图样规定的尺寸

13、，几何形状以及与其他表面间的相互位置等技术要求，因此在开机器前，必须将工件装好夹牢。在机械加工工艺中，把装好夹牢工件这一操作，称为工件装夹或工件安装。 要把工件装好，就要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。工件只有在这一位置上接受加工，才能保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求。因此，把工件装好，在夹具设计术语中，称为定位。 要把工件夹牢，是指在工件以定位的前提下，将工件可靠夹住，以防止受力时工件移动而破坏定位。将工件夹牢称为夹紧 33 定位分析 要分析工件在夹具中的定位必须知道六点定位原理，从理论力学中可知，任何一个刚体在空间三个互相垂直的坐标系中，都有六个自由度，即：沿三个互相垂直的

14、坐标轴的移动自由度，以及绕这三个坐标轴的转动自由度。未定位前的工件即相当于自由刚体，是无法进行加工的。因此，要使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工面位置精度的自由度加以限制。主要加工工序自由度分析 见表34对V型块的改进 标准V型块如图 根据标准设计尺寸合适的V型块，然后在挺柱体与V型块的接触线1，2处开两个长度适中的槽，将与之配套的两个硬质合金块放入槽中，通过焊接或粘结与V型块做成一体。如图 35 改进后V型块优点：第一，此方案中，省去了V型块渗碳热处理这一工序。一台加热炉10万元左右，节约了生产资金，从而减低了挺柱体的生产成本。第二，提高了V型块1，2点接触处的耐磨性，使V型块

15、的使用寿命大大延长。总之，该V型块的使用周期增大了，装夹更换次数减少了，从长远利益考虑，这一方案不仅降低了挺柱体的生产成本、提高了生产效率而且保证了挺柱体的加工质量。 36 成组夹具简介 成组夹具在结构上由两大部分组成：基础部分和可调整部分。基础部分是成组夹具的通用部分，在使用中固定不变，通常包括夹具体、夹紧传动装置和操作机构等。此部分结构主要依据零件组内各零件的轮廓尺寸、夹紧方式及加工要素等因素确定。可调整部分通常包括定位元件、夹紧元件和引导元件，更换工件品种时，只需要对该部分进行调整或更换元件，即可进行新的加工。在本设计中使用到的有回转体加工时可用的一组。如图37 组合夹具简介 组合夹具是

16、一种根据被加工工件的工艺要求，利用一套标准化的元件组合而成的夹具。夹具使用完毕后，元件可以方便的拆开、清洗后存放，待再次组装时使用。组合夹具具有以下优点： 1）灵活多变，万能性强，根据需要可组装成多种不同用途的夹具。 2）可大大缩短生产准备周期。组装一套中等复杂程度的组合夹具只需要几个小时，这是制造专用夹具所无法相比的。 3）可减少专用夹具设计、制造的工作量，并可减少材料消耗。 4）可减少专用夹具库存面积，改善夹具管理工作。 本设计在钻模中使用了组合夹具，如图38 钻铰销孔夹具设计的夹紧分析 通过与上面定位的分析相联系，可以用一个压块将零件夹紧，夹紧力的方向是朝向V型块的。压块可以放在零件的上

17、面，然后用螺钉固定在底座上，起到压紧作用。压块也可以选用平板的，V型的等等。 活定位块取走之后，压板不仅起到了压紧的作用，而且间接地起到了定位的作用，既简化了夹具又简化了操作。 39 在钻削孔过程中，我们采用两套方案来加工，随着科技的发展和数控机床的广泛使用，数控加工中心可以通过简单的编程，降低工人的技术难度，夹具也非常的简单，如图，就可以完成。简单的数控编程如表和加工设定的坐标如图 同样的工序可以在不同的机床上完成，这道工序我们还研究了用简单的C336来完成，可以达到相同的加工精度，夹具如图40 铣扁夹具设计 在设计这道工序时，依然采用V型块，经过考虑我们采用两个V型块。两个V型筷均与滑座固

18、定，由滑座左右移动来使V型块移动，这样可以固定四个自由度。只有零件沿轴向的移动和绕轴向的转动的两个自由度没有固定。从零件图可以看出铣扁是以销孔为设计基准的，由基准重合原理，可以用一个销穿过销孔来固定其他两个自由度，同时销孔又可以作为定位基准，提高了夹具的使用率 41 铣扁夹具设计的夹紧分析 通过与上面的定位分析，两边的V型块可以同时移动，使工件在装夹过程中有足够的空间，连接V型块的滑座也可以快速移动来是工件夹紧和松开。同时，我们在一边的V型块上做一个螺纹孔，可以调节螺杆伸出的距离，来调节螺杆上连接的定位销，在螺杆的末端装上固定螺母，使螺杆可以很好的与夹具配合。 在底座上我们可以安装一个对中块，

19、可以左右调节滑座的位置，是工件在底座不移动的情况下快速调整到所需要的位置。，这样可以方便快速的安装工件，提高生产效率。 42 铣扁夹具的设计要点 铣削过程，夹具大都与工作台一起做进给运动，而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式。又以直线进给铣床夹具用的最多。 铣削加工的切削力较大，又是断续加工，刀刃散热条件好，切速可以高些，但由于铣刀刀齿不断切入切出，切削里不断变化，易产生振动。 通过分析装配图如图 43第七章研磨工序研磨芯棒和研磨套的设计 44 研磨原理 研磨的原理是游离的磨粒通过研磨工具(简称研具)对工件进行微量的切削，修正工件加工表面极微小的误差。研磨剂是由磨料和润滑剂调配而

20、成的混合物。磨料在加工中起切削作用，研磨加工的精度，光洁度和加工效率，都与磨料有密切的关系。常用的磨料有氧化物，炭化物和金刚石磨料三类。经研磨后的工作表面，尺寸精度可达IT4IT1级，表面粗糙度值可减小到，形状精度也可提高。利用衍磨工具对工件表面施加一定压力，衍磨工具同时做往复振动，相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小余量的精加工方法，一般衍磨后可将工件的形状和尺寸精度提高一级，表面粗糙度Ra值可达。衍磨加工的工件表面质量特好，加工精度和加工效率高，加工应用范围广，经济性好。45 研磨芯棒和研磨套的工作原理 研磨芯棒用滚动轴承钢Gcr5，研磨套用高磷铸铁制成。研磨芯棒和研磨套在工作时是配合使

21、用的，研磨套套在芯棒上，研磨套的直径略小于内孔直径，研磨套上涂满研磨剂，工作时，把研磨芯棒和研磨套插入销孔内，使研磨剂和销孔接触，并有一个兆帕的压力，在研磨机的带动下，研磨芯棒和研磨套一起高速旋转，使研磨剂对销孔进行研磨工作，当销孔被磨大时，研磨压力减小，为了保持研磨压力继续研磨至需要的精度，我们把研磨芯棒和研磨套设计成有一个很小的锥度，同时研磨套开一个很小的侧口，这时只需要把研磨芯棒再往里插入一些，研磨套的直径就可以变大，这样就可以保持研磨压力继续进行研磨工作了。46 研磨套的尺寸 内孔的尺寸需要由14研磨到14,研磨套的长度大于挺柱体的直径大小,故为52mm,研磨套的外径尺寸应比内孔的最小

22、尺寸略小,而研磨套外还需要涂上研磨剂,研磨剂厚度为，研磨套外径为14-0.14-0.6=12.26mm,研磨套薄端的壁厚为2mm,故内径为大端12.26-4=9.26mm,内径按锥度为1:52制造即可。研磨套开口大小为2mm。 47 研磨芯棒的尺寸 其左端要留出60mm的间距，右端也要留出60mm的间距，故锥度部分长度为60+46+60=166mm,故研磨芯棒大端直径为。现取10.2 mm，按为锥度1：52制造即可满足要求。研磨芯棒左端要有装夹部分, 长度为40mm，为了便于装夹，直径定为20 mm。研磨芯棒全长为166+40=206mm。 48 研磨芯棒和研磨套的尺寸 图见49第八章检具的设

23、计 50塞规的概述 塞规是用于成批大量生产的一种专用量具。选择塞规材料，要看塞规的使用场合：做量具商品或用于大批量生产，精度要求高，宜选硬度高、组织稳定的材质。使用频率低，精度不高时，选便宜材料。总之，本着实用，经济原则。如图 塞规分为针式双头塞规，椎柄双头塞规，套式双头塞规，单头固定不全形塞规等。51塞规直径与塞规类型的一般关系 52销孔用塞规通端和止端的基本极限尺寸的确定 这是塞规用作检测的最根本的尺寸依据。通端按最小实体尺寸制造，对于14的孔用塞规为，止端按最大极限尺寸制造，即为。对于14的孔用塞规，通端为，止端为ES=14+0.03=7.03mm 。53销孔用塞规的公差的确定 塞规的公

24、差由制造公差T、磨损公差Z组成。 通端有制造公差和磨损公差，止端只有制造公差，没有磨损公差。 如图所示： 对于14的孔用塞规，查表光滑极限量的公差(GB/T1957-1981)得T=2.4um=0.0024, Z=3.2um=0.0032。对于14的孔用塞规查表得：。 54销孔用塞规通端和止端的尺寸计算 55销孔用塞规的设计结果 56孔用塞规示意图 17的孔用塞规 57孔用塞规示意图 27的孔用塞规 58第九章结论59 论文的成果 盲孔挺柱体零件看起来比较简单，体积也比较小，但是其工艺要求和定位精度比较高，属于大批量生产。结合以上特点，编制了生产的工艺流程、加工过程中用到的夹具以及个工序加工过

25、程中用的各类机床和检验工具。夹具的设计符合六位定位原理，并在设计中采用比较简单的结构，充分发挥了组合夹具和成组夹具的优势，减小了专用夹具的开发成本，节约了开发时间。设计结构简单，操作方便，有利于保证盲孔挺柱体加工质量，降低了生产时间，提高了生产率。 在设计过程中改进了一部分工夹具，比如：改进了国家V型块的制造方案，使设计中的V型块使用寿命大大提高。该V行块的改进不仅适用于盲孔挺柱体的加工，而且对于其他轴类零件的加工都适用。在以后的加工设计中具有借鉴的意义 。60 毛坯的设计选择过程中考虑到零件的性能要求和加工成本，选用的制造形式即能保证挺柱体零件的加工要求，而且在制造过程中节省材料，节约能源；

26、在加工过程中减小加工余量，节省加工工时，提高生产率，降低成本。 工装设备在设计中以普通机床生产为主，先进的数控机床加工要求高的部分工序，正确选用各类加工刀具，在最大降低生产成本的情况下用低要求的加工技术完成其生产过程。61论文的心得与体会 本学期从进入毕业设计开始，我开始了我的设计“盲孔挺柱体的工艺编制和工装设计”，在这个设计过程中，涉及到的学科有机械原理、机械设计、理论力学、材料力学，互换性与技术测量、金属切削机床、机械制造工艺学等基础理论知识，还有很多在课外需要完善的知识来完成，这对我的基础知识来了一次完整的整理，并且考验了我对新知识的学习和掌握能力，提高了我的专业技能。 在设计的过程中，有着很多的问题需要随时发现随时解决，随着设计进程的发展，出现的问题也越来越多，在起初一个小小的不值得考虑的问题有可能就可以导致整个设计