Z型铲斗加工工艺规程及镗夹具设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)85Z型铲斗加工工艺规程及镗夹具设计85ZBUCKETSBORINGPROCESSPLANNINGANDFIXTUREDESIGN毕业设计(论文)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：绪论1.1装载机的简介装载机是铲土运输机的一种，主要的操作机构是铲斗与连杆。工作时，通过机车推进运动达到装载与挖掘的过程，是一种自行式机械。它广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门等工程建设中。装载机具有机动性好工作效率高等优点。在提高土木工程建设速度，减少人员工作强度，有效提升工程建设的质量和减少工程建设的成本中斗起着巨大的作用。随着工作的环境的变化，装载机的结构类型也有了不同的的改变。有露天用和地底用之类，为了使用更加恶劣的工作环境，装载机由原本的轮式行走换成了履带行走，这样使得装载机不会因为路面泥泞等情况而无法工作。其卸料方式有两种，前端卸料和后端卸料，具体的选择要根据实际情况。组合机床与一般专用机床相比较，具有如下优点:1)设计与制造周期短。这是因为组合机床的通用化程度高，通用部件、通用零件和标准件约占70～90%，其中许多是预先制造好的，在制造新机床时可以根据需要选用。需要设计、制造的只是少量专用零件。2)组合机床的通用零部件，是经过生产实践考验，多次反复修改定型的，因而结构的可靠性和工艺性较好，使用性能较稳定，有利于稳定地保证加工质量。3)组合机床的通用零部件都已标准化、系列化，因而可以组织成批生产，这样不仅可提高制造精度，而且可以降低机床的成本，加快专机制造的速度。4)组合机床自动化程度高，便于维修，通用的易耗易损件可以提前准备，必要时甚至可以改换整个通用部件。5)便于产品更新。当改变加工对象时，通用部件可以重新利用，改装成新的专用机床。组合机床由少数专用部件和大量通用组件的组合。通用组合机器零件，根据它们的效果不同样可以分为以下五类。1)动力部件:例如动力头、动力滑台等。2)支承部件:例如，卧式机床，立式模块化机床床身，立柱垂直组合机的组合，的基础上，和机床等中间基的各种组合。3)输送部件:如移动台的多位置，转盘，旋转鼓等。4)控制部件:例如各种液压操纵板、液压传动装置、电气柜、按钮台、控制行程挡铁等。它们在组合机床中起着中枢神经的作用，保证机床按照既定程序进行工作。5)辅助部件:例如冷却装置、润滑装置、排屑装置和机械搬手、气动搬手等。组合机床的专用部件，根据机器不同的目的，主要有以下几种：1)主轴箱:头架主轴功能是使每个得到一定的位置和速度。组合机床一般更多的是多轴的主轴箱。2)夹具:不同于万能机床夹具。通用夹具附件只有机器，往往是不同的加工零件和更换。3)刀具和工具:组合机床和工具，但其作用和它的基本要求的观点，和万基本上是相同的机器都可以使用，但由于加工条件的特殊组合的，也给机床和工具带的组合以许多不同的特征。作为工具需要高耐用性和可靠性，更高的水平，并具有良好的化合物和其他很好的指导：该工具需要一个简单而可靠的机制，利用机器本身的纵向移动，工具或横向那些其它方向，为了完成切割的孔，端面加工，加工圆锥形表面和一些更具体的过程球形的特殊工艺。1.2装载机的发展状况改革开放以来，随着我国现代化建设与国民经济的快速发展，装载机等工程机械的到了广泛的使用。特别是南水北调工程和西部大开发工程的实施，大型轮式和履带式装载机的需求有了很大的提升，但是由于生产技术水平的限制，我国还拿不出优秀的产品，无法参与市场竞争。国内大型装载机的市场基本上呗国外占据着，原因是国内大型装载机开发水平低，与之相应的配套部件不合格，国内基本没有大型装载机的配套部件，即使有也是技术水平低下，性能可靠性差，从国外进口价格有太贵。要改善这一情况，国内的装载机行业应当抓住我国加入世贸后进口件价格较低的机遇，进口和研发一些力所能及的部件，最终形成具有自己特色的装载机械，才能在国内市场上拥有一席之地，并走向国外市场。除了大型装载机，国内小型多功用装载机所占领的市场也小得可怜，同大型装载机一样，基本被国外的产品所占领。可以说，整个装载机行业都是国外产品在主导。多数装载机的传动多是以液压传动为主，目前世界上小型装载机都是静液压传动，我国也应加大这类产品的研发，拥有自己的创新才能开拓属于自己的市场。1.3本论文主要工作在对机床进行设计的同时，对85Z铲斗镗加工工艺的安排也作出相应进行。同时对专用机床半自动控制系统方面也有所涉及。2机械加工工艺规程的制订2.1加工工艺规划的步骤和内容的开发设计零件的机械加工工艺规程应按如下步骤进行：1）根据零件图纸和零件的产品装配图纸进行工艺分析2）生产方案的计算组件，以确定生产类型3）确定毛坯的种类和制造方法4）确定毛坯的尺寸和公差5）拟订工艺路线6）确定补贴的每一步，计算阶段尺寸和公差7）选择机床和切削刀具，量具和其他工艺单元的每一步8）确定切割的固定的量和时间的过程9）编制工艺文件2.1.1零件的工艺分析装载机铲斗属于装载斗具，由斗壁斗底，联接升举杠杆的转轴，联接翻斗杠杆的转轴组成。为了克服加湿阻断物质吸附在大气压下在桶的端部的缺陷，铲斗多个行间隔的平行集相对铲斗焊接桶底部支撑肋的肋和侧壁的侧端的横向肋形成，具有多个行罗纹孔眼焊接的支撑间隔开的平行组纵向肋，以形成通孔底具有多行矩形铲斗组成的网络中，为了降低铲电阻，垂直前肋骨三角铲刃。85Z铲斗技术要求如下：1）加强底版数量：1材料：16Mn重量：147.82）斗壁数量：1材料：16Mn重量：2.863）加固板数量：2材料：16Mn重量：3.944）侧刀板数量：2材料：16Mn重量：13.85）侧板数量：2材料：16Mn重量：35.16）下限位块数量：2材料：A3重量：2.7）加固角铁数量：1材料：A3重量：36.598）加强板数量：2材料：A3重量：1.339）吊耳数量：1材料：A3重量：0.9610）当块数量：2材料：16Mn重量：1.0211）铲斗上轴座数量：4材料：A3重量：2.5812）内支承板数量：2材料：16Mn重量：4.1513）外支承板数量：2材料：16Mn重量：6.1114）铲斗下轴座数量：4材料：A3重量：2.5215）中支承板数量：2材料：16Mn重量：11.1016）前牵引挂钩数量：1材料：部件重量：2.5217）主刀板数量：1材料：部件18）齿套数量：3材料：部件19）扁销数量：6材料：4520）斗齿数量：6材料：2GMn13最后，各部分的审查过程：视图，尺寸公差和技术要求的零件的设计审查是正确的，统一和完整。审查的结构的过程中的一部分，无论是利于机加工，装配，热处理和制造的粗看点。2.1.2确定零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。85Z铲斗的年产量：Q=60000台备品率：α%=2%废品率：β%=0.4%生产纲领：N=Qm(1+α%)(1+β%)=6000×1×（1+2%）（1+0.4%）=61445台该零件为大量生产，查[1]P7表1-3知。2.1.3确定毛坯的种类和制造方法本零件采用的材料是16Mn，根据以下原则，选取毛坯的制造形式1）材料坯件制造方法和制造过程中应进行调整。2）生产方法和生产的类型应为空。2.1.4拟订工艺路线工艺路线的拟订包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。1选择定位基准在制备工艺路线的第一步是选择一个定位基准。对于所选择的定位基准可以确保整个机械工艺工程艺术和工艺进展顺利，一般应首先考虑如何选择每个加工精度参考面，然后再考虑如何选择粗碱表面光洁度作为参考，制定出相关联。（1）精基准选择原则根据精基准的选择原则1）基准重合原则2）基准统一原则3）互为基准原则4）自为基准原则5）便于装夹原则每个后续工序均采用侧两个孔的位置。（2）粗基准选择原则根据粗基准的选择原则1）保证相互位置要求原则2）保证加工表面加工余量合理分配的原则3）便于工件装夹原则4）粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则取轴承孔在的毛坯孔作为粗基准，加工上平面和定位孔。2表面加工方法的选择1）根据“基准先行”原则，应先加工定位基准—上平面和两定位孔。2）在“先面后孔”“先粗后精”的原则，应该是平放在镗铣，钻前，尤其是表面粗化重要的，但应顶部表面，以检测并防止原料缺陷二次表面处理的废物工作时，粗精加工要尽量分开主表面。3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多。通常在安排工艺路线时，将其分为几个阶段。根据精度要求的不同，加工阶段可以划分如下：1）粗加工阶段这个阶段的主要任务是有效地去除大部分的余量在每个加工表面，和机加工精度的参考。2）半精加工阶段使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度；为精加工作好准备，并完成一些精度要求不高的表面的加工3）精加工阶段主要保证是部分，形状，位置精度和表面粗糙度的大小或图案基本达到要求。精切缘小。4）精整和光整加工阶段对于加工质量要求很高的表面。在工艺过程中需要安排一些高精度的加工方法，以进一步提高表面的尺寸、形状精度、减少表面粗糙度，最后达到图样的精度要求。4工序集中和分散工序集中与工序分散是拟订工艺路线是，确定工序数目的两种不同原则。工序数少而各工序的加工内容多，称为工序集中。工序数多而各工序的加工内容少，称为工序分散。工序集中与工序分散各有特点，究竟按哪种原则确定工序数量，要根据生产类型、机床设备、零件结构和技术要求等进行综合分析后选用。因此选择了工序集中原则。5拟订工艺路线（机加工）101备料201钻左、右内支承板孔φ2钻左、右中支承板孔φ，φ3钻左、右外支承板孔φ301车上轴座孔2车下轴座孔401堆焊主切削刃2主刀板和副刀板组焊成部件13焊侧板和侧刀板，组焊成部件24焊前牵引挂钩和加强板组焊成部件35焊齿套与部件组焊成部件46斗壁与部件4点焊7斗壁与加强底板点焊8部件2与斗壁点焊9中支承板与上、下轴座组焊成部件510外支承板与下轴座组焊成部件611内支承板与上轴座组焊成部件712部件5、6、7与斗壁点焊13角铁7与斗壁及中、内支承板点焊14挡板与中、内支承板点焊15限位块与中、外支承板点焊16将所有焊件按图纸检查，校正，并施焊17加强板8和斗壁及部件2焊接18加强板3和斗壁及部件2焊接19吊耳与角铁焊接20部件3与斗壁焊接501清除药皮及焊瘤601精镗上、下轴座孔至图纸要求701检验2.2加工余量和工序尺寸的确定2.2.1概述为确保零件的质量通常需要移除的材料层的从毛坯。保留为空白材料层处理，称为加工余量。2.2.2确定毛坯尺寸公差及加工余量这部分是大批量生产，采用数控切割用[2]P57表3-5理查德铸件质量公差等级7-9水平，同时MT=8级。由[2]P62表3-9理查德加工余量等级为F.2.2.3确定工序间的加工余量工序间的加工余量按查表法确定，其选用原则为：1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。2）加工余量应保证精度和表面粗糙度的规定的图案。3）考虑造成零件的热处理变形，或者它可以产生浪费。4）考虑处理方法中使用，并且处理设备零件可能会产生失真。5）考虑的部分的尺寸被加工，较大的尺寸，更大的余量，因为零件的尺寸增加，则可能造成切削力的变形，内部应力增大。6）选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。因为公差的界限决定加工余量的最大尺寸与最小尺寸。其工序公差不应超出经济加工精度的范围。7）此步骤应大于表面缺陷的厚度的时间步留有余量。8）该过程的其余部分必须大于步长公差和几何公差。在查[2]P59表3-8，确定单侧加工余量为4.5mm,双侧加工的每侧余量值为4.0mm。孔在半径方向上余量为2.5mm。两侧面加工余量等级需比顶面升一级选用，定顶面为MA-F级。则侧面为MA-E级，查3-8表，两侧面双侧加工时的单侧余量为3.5mm。2.2.4工序尺寸及其公差的确定工件的加工的每个步骤应确保加工尺寸时的步长。因此，为了正确地确定的步长大小它的宽容，是发展过程中的规划是一项重要任务。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸，已确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。确定工序尺寸的方法：由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。确定轴座孔φmm，φmm，Ra=1.25um尺寸及公差基准重合情况下，同一表面需经过多工序加工（1）确定加工方案。对于基本尺寸为83㎜，公差为0.054㎜，其公差等级为IT8。然后确定其处理解决方案粗镗-半精镗-精镗。（2）毛坯总余量：取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G级，这是底、侧面的加工余量等级，砂型铸造孔的加工余量需降低一级选用，其加工余量等级为CT10级，MA-H级。每侧的加工余量数值为2㎜，故毛坯孔的加工总余量为Z总=4mm。精镗余量半精镗余量粗镗余量Z粗=（4−1.3−0.7）mm=2mm（3）计算各工序尺寸的基本尺寸。精镗后工序基本尺寸为φ83；其他各工序基本尺寸依次为：半精镗（83-0.7）㎜=82.3㎜粗镗（82.3-1.3）㎜=81㎜毛坯（81-2）㎜=79㎜（4）确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定：精镗：IT8，公差值为0.054㎜半精镗：IT9，公差值为0.087㎜粗镗：IT11，公差值为0.22㎜毛坯：CT10，3.2㎜步骤尺寸偏差按“入体原则”的标签：精镗：φ；半精镗：φ；粗镗：φ；毛坯孔：φ79±1.6。同理可得出φmm工序尺寸及其公差2.2.5镗床刀具结构的选择根据课题规程，现对组合镗床刀具选择加以说明：拟定此道工序方案，这是组合镗床设计中最重要的一个环节。工艺方案制定得正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。根据初始参数和用户实际加工的需要，该组合镗床以加工85Z铲斗主轴孔为基础。(工艺图见2-1)2.3精镗工序方案的拟定步骤2.3.1分析、研究加工要求和现场工艺要求研制的组合镗床是为铲斗主轴孔的，以加工85Z铲斗主轴孔为基础，兼顾加工其他机体主轴孔。对于85Z铲斗，主轴孔有2个，在同一轴线上，同轴度要求为Φ0.08，要求修复后的孔表面粗糙度达到Ra=1.6。机体材料为16Mn。该材料性能参数如下：HB≤197，抗拉强度σb≥600MPa，屈服点σs≥355MPa，伸长率δs≥16%，收缩率ψ≥40%，冲击值αk≥39J。，孔表面的切削余量要求小于0.15，对于生产率效率要求不高，用户提出尽可能达到每天能修复一台。该零件外部尺寸较大，达到2805×1260×1326，重量为370Kg.2.3.2定位基准和夹紧方式的选择组合镗床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确选择定位基准和夹压部件是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性;对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置关系，使它有利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应有足够的夹紧力，并使工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。根据铲斗的结构特点，拟采用以下定位方案。首先是机体在组合镗床上的定位，根据工艺基准与设计基准重合的原则。在镗床面上设置相应的定位块即实现机体在镗床上的定位是镗杆相对于机体主轴孔的定位，采用扩涨式自找心定位导套，以机体的I,Ⅱ两孔为定位基准。关于夹紧方式，采用四个压板，前后各两个，利用机体底部的平台，采用一面两孔定位。通过螺栓螺母机构，就可以将工件固定在机床上。2.3.3刀具选择正确选择刀具结构，对保证组合镗床正常工作极为重要。根据工艺要求和加工精度不同，组合机床采用的刀具有:一般简单刀具，复合刀具及特种刀具，选择刀具结构应注意下述问题。铲斗材料是16Mn，选择的刀具材料应为YT15，主偏角Kr=60ْ~75ْ，副偏角Kr=0ْ5ْ，前角ro=10ْ15ْ后角α。=5~10ْ副后角α1=18ْ，刃前角λs=0ْ~3ْ刀尖半径R=0.5~1.5mm。采用上述几何参数的镗刀，在系统刚性较好时，耐用度较高，但在系统刚性不足时，应增大镗刀主偏角，减小刀尖圆角半径，这样可以减小径向力，同时加大主偏角还可以在同样的切削截面时减小切削宽度和增加切削厚度，这样在有瞬时干扰时切削面积变化小，有利于克服由于系统刚性不足而产生振动。2.5切削用量和时间定额的确定2.5.1切削用量的确定组合机床切削用量的选择必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，在满足加工要求的前提下，按照经济性原则，合理地选择切削用量。在确定切削用量时注意以下问题。1)尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。2)刀具的化合物的选择，考虑了工具的寿命。3)当选择切削参数，要注意影响到零部件的生产量。4)在确定镗孔切削速度时，除考虑保证加工精度、表面粗糙度、键刀耐用度外，当幢孔主轴需要周向定位镗杆送进、退出工件孔时，镗刀刀尖需处于规定方位)时，各镗轴转速应相等或成整数倍。5)择伐要有利于车头设计。6)当选择切削参数，还必须考虑所选择的滑台的性能。选择切割常用查表参数，请参见表2-1，以及生产站点与一个类似的调查过程中，通过工艺试验确定切削用量。2.5.2精镗轴承孔，刀具材料：YT15，ϕ=301）精镗83，73，计算其所需工时精镗83孔切削深度：半精镗a==0.5mm精镗a==0.5mm进给量：f=0.3mm/r平均切速：=25m/min计算转速：实际转速度：实际切削速度：半精镗精镗每分钟进给速度：精镗3孔切削深度：半精镗精镗进给量：平均切速：计算转速：实际转速度：实际切削速度：半精镗精镗每分钟进给速度：

3）求3）求Pt、s→P（Kg）4)求NP,→N(Kw)1．时间定额指的是根据在生产的过程的所需产物或完全耗尽的规定的某些条件的固定时间。2．时间定额的组成（1）基本时间tj（2）辅助时间tf（3）布置工作地时间tb（4）休息和生理需要时间tx（5）准备与终结时间tz单位时间定额tdj，可按下式计算：tdj=tj+tf+tb+tx+tz/m2.5.4切削力，切削扭矩，切削功率和刀具寿命1硬质合金镗刀镗孔T、、可在计算图中求得：求t、s→,→（min）求t、s→（Kg）求t、s→（Kg）求,→N(Kw）【8】P10修正系数所求刀具耐用度均不低于一个工作班（4h），故所选切削用量合理。硬质合金铰刀铰孔所选切削用量合理进给抗力（切削力）（沿刀杆轴线方向）切削转矩切削功率2.6小结在分析了机车主轴孔精度要求及箱体具体结构的基础上，详细制定了加工工艺(包括工件定位、夹紧、加工刀具的选择、切削用量的确定、切削力与切削功率的计算等)。在后续的组机总体设计中加以应用。结论毕业设计是我在学校最后一次的作业，他是对之前在大学期间所学知识的结合和体现，这次设计不仅仅使我在专业知识方面巩固了一些可能会忘却的知识，他也是为将来在工作岗位上运用到的知识做一次实质性的操作打好基础。毕业的日子即将到来，这次设计也临近尾声，即使在设计的过程中有些辛苦和迷茫的存在，而且也遇到了一定的困难。但是我并没有因为一点点挫折而受到打击，这是我对自己的一种肯定。从设计刚刚开始的完全没有头绪到最后自己能做出一些让自己欣喜的总结