支架的机械加工工艺规程编制和专用设计

1、图 书 分类号:密 级 : 毕业设计 (论文 论文题目支架的机械加工工艺规程编制和专用设计姓 名学 号专 业指 导 教 师年 月 日徐州工程学院 学位论文 原创性声明(非学位论文不要 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:日期:年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书(非学位论文不要本人完全了解徐州工程学院关于收集、 保存、

2、 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徐州工 程学院所拥有。 徐州工程学院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。 徐 州工程学院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:导师签名:日期:年 月 日 日期:年 月 日摘要随着机械制造业的不断发展, 社会对生产率的要求也越来越高, 因此, 大批 量生产成为时代的需求, 而组合机床就可以满足这一需求, 我们有必要来研究他。 另外

3、,支架是主要起支撑作用的构架,承受较大的力,也有定位作用,使零件之 间保持正确的位置。 因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能, 我们有必 要对其进行研究。机械制造毕业设计涉及的内容比较多, 它是基础课、 技术基础课以及专业课的综 合,是学完机械制造技术基础(含机床夹具设计和全部专业课,并进行了实训 的基础上进行的, 是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习, 也是一次理 论联系实际的训练,因此,它在我们三年大学生活中占有重要的地位。本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论, 并结合生产实践中学到的 技能知识, 独立地分析和解决工艺问题, 初步具备设计一个中等复杂程度零件 (支 架

4、的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟定夹具设计方案, 完成夹具结构设计的能力, 也是熟悉和运用有关手册、 图表等技术资料及编写技 术文件等基本技能的一次实践机会。关键词 :支架加工;夹具;零件加工AbstractWith the machinery manufacturing industry development, social productivity are increasingly high requirements, therefore, mass production has become the demand of the times, and the combi

5、ned machine tool can meet this demand, we need to study it. In addition, support is the main support frame, bear larger force, but also has the function of positioning, so that the parts to maintain the correct position. So the bracket processing directly affects the quality of parts processing prec

6、ision, it is necessary for us to study.Machinery manufacture graduation design involves more content, it is a foundation course, technical and specialized courses based on the comprehensive, is the completion of the foundations of machinery manufacturing technology (including machine tool fixture de

7、sign and all the professional courses, and conducted training on the basis of, is that we all course of an in-depth and comprehensive general review, is also a theory with practical training, therefore, in our three years university life occupy an important position.This graduation design so that we

8、 can make comprehensive use of machinery basic theory, and combining with the production practice skills learned knowledge, independent analysis and solve process problems in preliminary design, with a moderately complex parts ( bracket process capability and use of fixture design of the basic princ

9、iples and methods, formulate fixture design, completion tongs structure design ability, is also familiar with and apply the manuals, charts and other technical data and write technical file to wait an opportunity to practice basic skills.Key wordsmachining jig parts processing目 录摘要1Abstract 21绪论61.1

10、对零件进行工艺分析并画零件图61.2选择毛坯的制造方法并绘制毛坯简图2. 制订零件的机械加工工艺路线 112.1 确定零件各孔、平面加工方案113. 机床夹具设计计算和结构设计203.1确定夹具设计方案,绘制结构原理示意图20结论28致谢30参考文献311绪论1.1对零件进行工艺分析并画零件图1.1 支架的作用及结构特点支架是起支撑作用的构架, 承受较大的力, 也具有定位作用, 使零件之间保持正 确的位置。在支架高 20mm 处两个 R12mm 宽 12mm 的凸出部位之间相隔 2mm ,其中一个 上有螺纹孔,另一个上有通孔,则此处构造比较复杂,且在支架高 36mm 处有 2mm 宽的一个缺口

11、,这两部分刚度比较低。中间有 30mm 的孔,属于套类结 构,伸出部分为一平台,上有螺纹盲孔,在端部有倾斜 60的凸出部分,起定 位作用,此处应力教集中,强度要好。在平台下面有增强其硬度的肋板。两个 R12mm 凸出, 2mm 宽 36mm 高处缺口及 R10mm 凸出部分为复杂结构,其加工 存在一定的难度,要求较高,防止其损坏,需要对其进行必要的热处理。1.2 零件的工艺分析主要加工表面 30mm 中心孔及两端倒角,上、下端面, M6 12螺纹盲孔,右 端部倾斜 60凸出部分中间孔 8mm ,左端两个凸出部分外侧面及其中间 M10螺纹孔和 11孔。(1选用灰铸铁 HT150,硬度 15020

12、0HB ,负荷低,磨损无关重要,变形很小, 经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表 1-1所示。(2未标注圆角半径为 R3mm 。(3加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷,并应清理清洁。(4所有加工表面应光洁,不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属 夹杂物。(5 上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度 0.06mm 和平面度 0.05mm , 中 心孔内表面表面粗糙度 Ra 1.6m ,左端两个凸出部分外表面 Ra 6.3m ,右 端部倾斜 60凸出部分中间孔内表面 Ra 1.6m ,为较高精度,且 8 。 (6 在加工之前进行人工时效热处理, 对毛坯预备性热处理, 为降低零

13、件硬度, 在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理,淬火后工件硬度提高且易变形。表 1-1 灰铸铁件的牌号和应用范围 - 6 - 1.3 支架的零件图,见图纸所示。- 7 - 1.2选择毛坯的制造方式并绘制毛坯简图2.1 选择毛坯的制造方式该零件加工要求高, 加工面数量多, 并且种类繁多, 有车、 磨端面, 钻孔、 扩孔、 攻螺纹、车倒角、钻斜孔等,位置、形状、尺寸精度都各有要求。支架材料为灰 铸铁 HT150,硬度为 150200HB ,承受中等载荷的零件,摩擦面间的压力 490KPa, 用于一般机械制造,薄壁(重量不大零件,工作压力不大的管子配件 以及壁厚 30mm 的耐磨轴套等和圆周速度为

14、612m/s的带轮以及其他符合表 1-1中条件的零件。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、 尺寸大小、 材料的力学性能和零件的生产 类型直接相关的,另外还和毛坯的具体生产条件相关。铸件:包括铸钢、铸铁、 有色金属及合金的铸件等。 铸件毛坯的形状可以相当复杂, 尺寸可以相当大, 且 吸振性能好,但铸件的力学性能差。生产纲领为大批量生产,采用精度和生产率高的毛坯制造方法,如金属型铸造, 可以使毛坯的形状接近于零件的形状, 因此可以减少切削加工用量, 从而提高材 料的利用率, 降低了机械加工成本。 金属型铸造就是将熔融的金属浇注到金属模 具中, 依靠金属自重充满金属模具型腔而获得的铸件, 这种铸件比砂

15、型铸造铸件 精度高,表面质量和力学性能好,生产效率也高,但需要专用的金属型腔模,适 用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件, 综合上述生产此支架零件选择金 属型铸造铸件的方式。2.2 确定毛坯的形状、大小- 8 -(1毛坯的特点,如表 2-1所示: (2铸件尺寸公差,如表 2-2所示:(/m 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有误差, 因此所规定的加工余量其实只- 9 - 10 -是名义上的加工余量, 实际上加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。 铸 件的机械加工余量见毛坯的制造表 2-3所示, 尺寸公差等级为 12, 加工余量等级 MA 为 G , 则可选取毛坯的加工余量有 4.5m

16、m 和 3.0mm 两种数值, 及其他分析, 确定毛坯的基本尺寸,画出毛坯简图 2、 制订零件的机械加工工艺路线由于零件是大批量生产, 它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、 专用夹具及专 用刀具、量具,机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度,留 有进一步提高生产率的可能, 该支架在工艺设计上采用了组合机床的流水线加工 方式。3.1 确定零件各孔、平面的加工方式(1孔的加工方式,如表 3-1所示: 由表 3-1可以确定支架零件各孔的加工方案如下:A 、加工孔 30 ,要求内表面粗糙度 Ra 6.3m ,则选择钻 -扩 -粗铰 -精铰 的加工方式;B 、加工 11,要求内表面 Ra

17、6.3m ,选择钻 -铰的加工方式;C 、加工 8 ,要求内表面 Ra 1.6m ,选择钻 -粗铰 -精铰的加工方式。 (2平面的加工方式,如表 3-2所示: 由表 3-2可以确定支架零件各面的加工方案如下:分析零件的各部分技术要求, 四处平面加工, 精度要求都在表面粗糙度 Ra 6.3 1.6m 之间,结合零件形状尺寸,选择粗铣 -精铣的加工方式。(3机械加工的安排原则1. 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯,或尺寸偏差较大的毛坯,应首先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准;2. 按“先基面后其他”的顺序,首先加工精基准面;3. 在重要表面加工前应对精基准进行修正;4. 按“先主后次、先粗后精”

18、的顺序,对精度要求较高的各主要表面进行 精加工、半精加工和精加工;5. 对于主要表面有位置精度要求的次要表面,应安排在主要表面加工之后 加工;6. 一般情况,主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行,对于易出现废品的工序,精加工和光整加工可适当提前。3.2 定位基准的选择工件在机床上用夹具进行夹紧加工时, 用来决定工件相对于刀具的位置的工 件上的这些表面称为定位基准,定位基准分为粗基准和精基准。1、粗基准的选择粗基准的选择要重点考虑如何保证各个加工表面都能分配到合理的加工余量, 保 证加工面与非加工面的位置、 尺寸精度, 还同时要为后续工序提供可靠的精基准。 按照有关粗基准的选取原则 (即

19、当零件有非加工表面时, 应以这些非加工表面作 粗基准; 若零件有若干个非加工表面时, 则应以与加工表面要求相对位置精度较 高的不加工表面作粗基准 :加工 D 面时,选取 60外表面外圆为粗基准,利 用 V 型块和一紧固螺钉以 60外圆定位夹紧,以限制四个自由度,再以 C 面为 次要粗基准,限制一个自由度,共限制五个自由度,可以满足加工要求;加工 M10和 11以 R12非加工表面外圆为粗基准;加工 8 以 R10非加工表面外 圆为粗基准。2、精基准的选择选择精基准时, 重点考虑的是减少工件的定位误差, 保证零件的加工精度和加工 表面之间的位置精度,同时也要考虑零件的装夹方便、可靠、准确。结合零

20、件形 状尺寸大小、装夹定位,取 D 面为精基准,较好定位,且定位基准与设计基准 重合。3.3 制订工艺路线拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、 尺寸精度以及位置精度等技术要求 能得到保证。 工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作:一是根据生产纲领确 定加工工序和工艺内容, 依据工序的集中和分散程度来划分工艺; 二是选择工艺 基准, 即主要选择定位基准和检验基准。 在生产纲领已确定为批量生产的条件下, 可以考虑采用万能机床, 组合机床和专用夹具, 并尽量采用工序集中的原则, 通 过减少工件安装的数量来提高生产率。 除此之外, 还应尽量考虑经济精度以便使 生产成本尽量下降。根据以上原则及前文分

21、析,拟定如下工艺路线:工序 1 铸坯(铸造工序 2 热处理(人工时效,降低硬度工序 3 以所选基准,划 C 、 D 、 E 面加工线工序 4 粗铣 -精铣 D 面工序 5 粗铣 -精铣 C 、 E 面工序 6 钻 M6 12螺纹底孔工序 7 攻螺纹 M6 12工序 8 粗铣 -精铣 F 面工序 9 钻 M10螺纹底孔工序 10 攻螺纹 M10工序 11 粗铣 -精铣 G 面工序 12 钻 -铰 11工序 13 钻 -扩 -粗铰 -精铰 30工序 14 倒角 30 孔, C 端面处工序 15 倒角 30 孔, D 端面处工序 16 钻 -粗铰 -精铰 8工序 17 热处理淬火,提高硬度, 150

22、200HB工序 18 去毛刺工序 19 终检工序 20 入库分析:为了提高效率, 尽量减少零件的装夹定位, 如同一平面上孔加工在一次装 夹就完成加工要求,使工序集中,节约时间,提高了生产率,按机械加工安排原 则,合理的拟定工艺路线。3.4 选择各工序机床及工、夹具,刀具,加工余量及工序间尺寸与公差的确定(1工序 3,工件固定在平台上,用划线尺划线找正;(2工序 4,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具,采用高速钢镶齿三面 刃铣刀 225mm ,量具卡板。 D 面有 3mm 加工余量,粗铣 2mm 留 1mm 余量, 精铣,保证平面度 0.05mm ;(3工序 5,选择 X6130A 万

23、能升降台铣床,专用夹具,采用高速钢镶齿三面 刃铣刀 225mm ,量具卡板。 C 、 E 面有 4.5mm 加工余量,粗铣 3.5mm 留 1mm 余量,精铣,相对 A 基准,保证其垂直度度 0.06mm ;(4工序 6,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具。 5麻花钻,螺旋角 =28,顶角 2K =118,后角 。 =16,横刃斜角 =4060,钻孔深度 12mm 5盲孔, M10螺纹底孔,量具卡尺;攻螺纹,丝锥 M61,螺纹量规,攻螺纹机 S4012A ;(5工序 8,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具,采用高速钢镶齿三面 刃铣刀 225mm ,量具卡板。 F 面有 3m

24、m 加工余量,粗铣 2mm 留 1mm 余量, 精铣,相对于 B 面,保证平行度 0.06mm ;(6工序 9,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具, 9扩孔钻(直柄扩 孔钻 ,扩钻通孔 9, M10螺纹底孔,量具卡尺;攻螺纹,丝锥 M101,螺纹量规,攻螺纹机 S4012A ;(7工序 11,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具,采用高速钢镶齿三面 刃铣刀 225mm ,量具卡板。 G 面有 3mm 加工余量,粗铣 2mm 留 1mm 余量, 精铣,相对于 B 面,保证平行度 0.06mm ;(8工序 12,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具, 10.8扩孔钻(直

25、柄扩孔钻 ,量具卡尺,加工此孔有 4mm (双边余量,留 0.2mm 精加工; 铰刀 11H8,铰孔,直柄机用铰刀;(9工序 13,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具, 29.8扩孔钻(直 柄扩孔钻 ,量具卡尺,加工此孔有 10mm (双边余量,留 0.2mm 精加工; 粗铰到 29.93,直柄机用铰刀;精铰到 30H7,直柄机用铰刀;(10 工序 14、 15, 倒角 30 孔两端面内孔, 选用卧式车床 C620-1, 专用夹具; (11工序 16,选择 X6130A 万能升降台铣床,专用夹具,量具卡尺 7.8标准麻花钻,钻孔,留 0.2mm 余量;粗铰到 7.96mm ,留 0.

26、04mm 余量,直柄机用铰刀;精铰到 8H7,直柄机用铰刀;3.5 切削用量和时间定额的确定(1工序 4,粗铣 -精铣 D 面,保证总高, fz =0.08mm/齿(参考切削手册 , 切削速度:参考有关手册,确定 V =0.45m/s。即 27m/min,采用高速钢镶齿三面 刃铣刀, dw =225mm,齿数 z=20,则 ns = = =38r/min,现采用 X6130万能升降台 铣床,根据机床使用说明书,取 nw =37.5r/min,故实际切削速度为:V =dwnw/1000=22537.5/1000=26.5m/min当 nw =37.5r/min时,工作台的每分钟进给量 fm 应为

27、:Fm =fzznw =0.082037.5=60mm/min查机床说明书,刚好有 fm=60mm/min,故直接选用该值,切削加工时,由于是粗 铣 -精铣,利用作图法,可得出行程刀刃口宽 20mm , L=260mm=360mm, 则机动加工时间为:Tm =L/fm =360/60min=6min(2工序 5,粗铣 -精铣 C 、 E 面,切削用量同上,铣刀行程 L=360mm 162mm=392mm,则机动加工时间为 Tm = L/fm =392/60min=6.53min(3工序 6,钻 M6 12螺纹底孔,即钻 5盲孔,确定进给量 f :根据切削 手册 ,当材料 b 0 (0.1-0.

28、0194mm=0.0806mm0由表 4-9可知,该钻模能满足工件的各项精度要求,且有一定的精度储备。 4.3 计算夹紧力(1 由 4.1中分析选择点接触式螺旋夹紧机构,计算此夹紧机构的夹紧力。 单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下公式计算:W0=QL/【 r tan 1+rztan(+2 】(式中 W0 单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N ;Q 原始作用力(N ;L 作用力臂(mm ;r 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm ,其值视为螺杆端部的 结构形式而定;1 螺杆端部与工件间的摩擦角;2螺旋副的当量摩擦角( ;rz 螺纹中经之半(mm ;螺纹升角。 (2计算公式中各项的值确定原始作用力 Q 的值:由

29、于是手动的简单装置,根据经验选择 Q =65N。确定 L 的值:作用力臂即为螺钉上手柄的长度, L 取为 100mm 。确定 r 的值:由于夹紧装置是圆周线接触式, 则螺杆端部与工件间的当量摩擦半径查资料取为 6.9,即 r =6.9。确定 1和 2的值:螺杆端部与工件间的摩擦角 1和螺旋副的当量摩擦角 2取值如 4-10所示: 注:=arctan(nP/2rz , n 为螺纹线数。(3计算夹紧力由(1和(2可以计算出夹紧力:W0 = QL/【 r tan 1+rztan(+2 】= 65190/【 6.9 0.15+ 7.3505tan (229 + 850 】= 4928N4.4 画夹具装

30、配图和零件图 夹具装配图和零件图见图纸所示。 结论时光飞逝, 为期三个多月的毕业设计已经接近尾声。 回首这两个多月的设计过程, 感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅!在这次设计过程中, 使我真正的认识到自己的不足之处, 以前上课没有学到的知 识,在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、 公差与配合、 机械制图、 工程材 料与热处理工艺等知识很好的串联了起来, 起到了穿针引线的作用, 巩固了所学 知识的作用。在毕业设计中, 首先是对工件机械加工工艺规程的制定, 这样在加工工件就可以 知道用什么机床加工,怎样加工,

31、加工工艺装备及设备等,因此,工件机械加工 工艺规程的制定是至关重要的。在毕业设计中还用到了 CAD 制图和一些计算机软件, 因为学的时间长了, 因此在 开始画图的时候有很多问题, 而且不熟练, 需参阅课本。 但不久就能熟练的画了。 CAD 制图不管是现在,对以后工作也是有很大的帮助的。因此,这次毕业设计真 正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次毕业设计中, 还有一个重要的就是关于专用夹具的设计, 因为机床夹具的 设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的, 并没有亲自设计过, 因此, 在开始 的设计过程中, 存在这样那样的问题, 在老师的细心指导下, 我根据步骤一步一 步的设计,画图,查阅各种

32、关于专用夹具的设计资料,终于将它设计了出来,我 感到很高兴,因为在这之中我学到了以前没有学到的知识,也懂得了很多东西, 真正做到了理论联系实际。在这次毕业设计中, 我学到了很多知识, 有一点更是重要, 就是我能作为一个设 计人员,设计一个零件,也因此,我了解了设计人员的思想,每一个零件,每件 产品都是先设计出来,再加工的,因此,作为一个设计人员,在设计的过程中一 点不能马虎,每个步骤都必须有理有据,不是凭空捏造的。而且,各种标准都要 严格按照国家标准和国际标准, 查阅大量资料, 而且设计一个零件, 需要花好长 时间。 亲自上阵后我才知道, 做每件是都不是简简单单就能完成的, 是要付出大 量代价的。 因此, 我们也要用心去体会每个设计者的心思, 这样才能像他们一样 设计出好的作品。在这次毕业设计中,对我来说有所收获也存在着不足之处。有收获:(1能把以前所学的各种知识,综合的运用的这次设计中,巩固了以前所学的 知识。(2学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。(3学会了,分析问题,解决问题的能力。不足之处:(1有些步骤,问题解决的方法不是很好,需在以后的学习、实践中进一