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本科畢業(yè)設計論文 題 目 套筒工藝及銑床夾具設計 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 劉雨婷 指導教師 閆光明 畢業(yè)時間 2014 年 6 月 畢業(yè) 任務書 一 題目 套筒工藝及銑床夾具設計 二 指導思想和目的要求 機械加工工藝與夾具設計是全面地綜合運用有關專業(yè)課程的理論和實踐知識 進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐 通過該畢業(yè)設計 綜合所學專業(yè) 知識 熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識 正確的解 決一個零件在加工中的定位 夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題的方法 培養(yǎng)編 制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力 同時培養(yǎng)分析問題和解決問題的能 力 加深理論知識的理解 強化生產實習中的感性認識 設計過程也是理論聯(lián)系 實際的過程 能培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想 并學會使用手冊 查詢相關相關 資料等 提高分析和解決工程實際問題的獨立工作能力 能鞏固 加深和擴展有 關呢機械加工工藝與夾具方面的知識 為以后的實際工作奠定堅實的基礎 三 主要技術指標 1 機械中英文材料 2 套筒的 CAD 制圖 3 套筒的加工工藝過程綜合卡 4 銑床夾具設計圖 5 設計畢業(yè)論文 四 進度和要求 第一階段 第八學期第 1 2 周 完成零件 CAD 制圖 撰寫開題報告 第二階段 第八學期第 3 4 周 修改并完成文獻綜訴與譯文 第三階段 第八學期第 5 6 周 分析套筒工藝設計的初步思想 第四階段 第八學期第 7 8 周 研讀工藝規(guī)程設計資料 制定零件加工工藝規(guī) 程 第五階段 第八學期第 9 10 周 銑床夾具設計與計算 繪制制定零件圖 第六階段 第八學期第 11 12 周 完善銑床夾具設計 畫出夾具裝配圖 第七階段 第八學期第 13 14 周 擬定畢業(yè)設計論文框架 整理和撰寫設計論 文 形成終稿 送審 修改 并裝訂 五 主要參考書及參考資料 1 閆光明 侯忠濱 張云鵬 現(xiàn)代制造工藝基礎 M 西安 西北工業(yè) 大學出版社 2007 2 狄瑞坤 潘曉弘 樊曉燕 機械制造工程 M 杭州 浙江大學出版社 2001 3 薛源順 機床夾具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 4 許建新 孔憲光 張振明 CAPP 技術綜述 J CAD CAM 與制造業(yè)信息化 2002 5 蔡瑾 段國林 李翠玉 李德紅 夾具設計技術發(fā)展綜訴 J 河北工業(yè)大學 報 2002 6 魏米 吳大春 機械加工工藝路線的擬定 J 民營科技 2008 學生 指導教師 系主任 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 I 摘 要 工藝學是研究機械加工工藝技術和夾具設計為主的技術學科 具有很強的實 踐性 要求學習過程中應緊密聯(lián)系生產實踐 同時它又具有很強的綜合性 本次畢 業(yè)設計研究的課題是套筒零件加工工藝編制及銑床夾具設計 主要內容如下 首先 對零件進行分析 根據(jù)零件圖提出的具體加工要求 確定毛坯的制造形 式和尺寸 第二步 進行基面的選擇 確定加工過程中的粗基準和精基準 根 據(jù)選好的基準 制定工藝路線方案 第三步 根據(jù)已經確定的工藝路線 選擇 加工設備及工藝裝備 再確定每一工步的切削用量 在機械設計制造各行業(yè)的 工藝過程中廣泛應用著各種不同的 用以固定加工對象 使之占有正確位置 以便接受施工的一種工藝裝備 通稱為夾具 本次夾具設計則是設計銑套筒圓 弧R10mm 的夾具 設計夾具先對原始資料進行分析 明確設計的要求和意圖 然后提出具體的定位 夾緊 對刀方案和夾具體的一般結構 為保證設計的可 靠性 還要對夾具的夾緊力和精度進行了分析 同時使設計基準與定位基準相 重合 保證了槽側面的加工精度與位置公差 然后確定夾具結構方案 然后開 始切削力 夾緊力的計算和定位誤差的分析 最后 把整個設計過程整理為設 計說明書和圖紙 至此整個設計基本完成 關鍵詞 套筒 加工工藝 銑床夾具 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 II ABSTRACT Technology is the technology research of mechanical processing technology and fixture design has a strong practice requirements should be closely combined with the production practice in the learning process and it also has the very strong comprehensive The graduation design topic is the preparation technology of the sleeve parts processing and milling fixture design the main contents are as follows firstly the analysis of parts according to the specific part drawing processing requirements determine the manufacture of blank shape and size The second step the selection of base determine the processing of crude and refined baseline benchmark According to the chosen benchmark creating process flow scheme the third step according to process routes have been identified select the processing equipment and process equipment then determine the amount of cutting each work step In the process of mechanical design and manufacturing industries in a wide variety of applications for processing a fixed object so that possession of the correct position to receive a construction techniques and equipment known as the fixture The jig design is the fixture design of arc milling sleeve R10mm Fixture design first carries on the analysis to the original data make clear of the design requirements and intentions and then put forward specific positioning clamping clamping tool setting scheme and general structure of concrete In order to ensure the design reliability but also on the clamping force and precision was analyzed At the same time the design standard and the locating datum coincide ensure the machining precision and position tolerance groove side Then determine the structure scheme of fixture calculation and positioning error analysis and began cutting force clamping force Finally the whole design process for the design specifications and drawings thus the whole design is basically completed Keywords sleeve machining milling fixture 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 III 目錄 第一章 緒論 1 第二章 套筒零件圖分析 3 2 1 套筒零件圖的分析 3 2 1 1 套筒結構特點 3 2 1 2 套筒作用 4 2 1 3 套筒工藝分析 4 第三章 套筒工藝過程分析 7 3 1 確定毛坯 7 3 1 1 毛坯選擇 7 3 1 2 繪制毛坯圖 8 3 2 擬定工藝路線 8 3 2 1 各表面加工方法 8 3 2 2 定位基準的選擇 19 3 2 3 加工階段的劃分 20 3 2 4 工序集中與分散 21 3 2 5 熱處理工序安排 22 3 2 6 輔助工序的安排 22 3 2 7 重要工序的分析 22 3 3 加工余量的確定 23 3 4 尺寸鏈計算 24 第四章 銑床夾具設計 26 4 1 定位裝置的設計 26 4 2 夾緊裝置的設計 26 4 3 繪制夾具總圖 26 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 IV 4 4 夾具操作簡述 27 4 5 夾具精度校核 27 第五章 結論 29 參考文獻 30 致 謝 31 畢業(yè)小結 32 附 錄 34 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 1 第一章緒論 夾具 機械制造過程中用來固定加工對象 使之占有正確的位置 以接受 施工或檢測的裝置 銑床夾具 均安裝在銑床工作臺上 隨機床工作臺作進給運動 主要由定 位裝置 夾緊裝置 夾具體 連接元件 對刀元件組成 銑削加工時 切削力 較大 又是斷續(xù)切削 振動較大 因此銑床夾具的夾緊力要求較大 夾具剛度 強度要求都比較高 本設計主要采用 AutoCAD 軟件對套筒 R10圓弧快速夾具設 計 根據(jù)零件圖的特點對套筒 R10圓弧快速夾具進行設計 首先是確定套筒 R10 圓弧快速夾具的大致模樣 夾具設計的幾點要求是保證工件的加工精度 提高 生產效率 工藝性能好 使用性能好 經濟性好 夾緊可采用偏心軸夾緊 通 過偏心軸旋轉的不同偏心距來夾緊與松弛 設計好后 對夾具進行繪制 夾具 設計其實也就是對加緊和定位的設計 只要夾緊設計定位好后 基本上夾具就 完成了 但這只是基本 還要對他進行別的設計 比如首先保證夾具的安全性 工件的加工精度 提高生產效率 工藝性能好 使用性能好 經濟性好 又比 如可浮動 可聯(lián)動 可增力 可自鎖 快速裝夾等等 這些都很重要 所以設 計要從各方面不同的角度考慮夾具設計這個問題 工藝規(guī)程 是指導施工的技術文件 一般包括以下內容 零件加工的工藝 路線 各工序的具體加工內容 切削用量 工時定額以及所采用的設備和工藝 裝備等 1 工藝規(guī)程是工廠進行生產準備工作的主要依據(jù) 產品在投入生產之前 要作大量的生產準備工作 包括原材料和毛坯的供應 機床的配備和調整 專 用工藝裝備的設計制造 核算生產成本以及配備人員等 所有這些工作都要根 據(jù)工藝規(guī)程進行 2 工藝規(guī)程是企業(yè)組織生產的指導性文件 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 2 工廠管理人員根據(jù)工藝規(guī)程規(guī)定的要求 編制生產作業(yè)計劃 組織工人進 行生產 并按照工藝規(guī)程要求驗收產品 3 工藝規(guī)程是新建和擴建機械制造廠 或車間 的重要技術文件 新建和擴建機械制造廠 或車間 須根據(jù)工藝規(guī)程確定機床和其他輔助設 備的種類 型號規(guī)格和數(shù)量 廠房面積 設備布置 生產工人的工種 等級及 數(shù)量等 此外 先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術的作用 典型工規(guī) 程可以縮短工廠摸索和試制的過程 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 3 第二章 套筒零件圖分析 2 1 套筒零件圖的分析 套筒的零件圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 套筒零件圖 2 1 1 套筒結構特點 本設計的套筒的材料為 38CrMnAlA 其硬度為 HB45 70 抗拉強度為 b 14 23kgf mm2 此零件內外徑孔偏心 還有一垂直孔也是偏離兩個中心軸 由于其 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 4 特殊性 這個加工工藝必須慎重考慮 必須使用一些專用夾具 是其加工準確 以保證精度 另外最主要的一步 也是我們這個課題所要研究的一部 那就是 銑 R10mm 圓弧 因為此圓弧不是標準的 1 4 圓弧 圓心很不規(guī)則 所以我們需 要設計專用夾具 來保證套筒此工藝的順利進行 以保證圖紙里要求的加工精 度 2 1 2 套筒作用 抵住軸承的內環(huán) 上緊穿釘后減少穿釘和軸承不必要的打滑 沒有那東西 軸承內環(huán)會直接在穿釘上轉 也可以說成軸承內環(huán)會跟著外環(huán)轉動 這樣軸 承就得不到充分的運轉 從而速度降低 2 1 3 套筒工藝分析 1 查零件圖的完整性 審查零件圖上的尺寸標注是否完整 結構表達是否清楚 2 分析技術要求是否合理 加工表面的尺寸精度 要加工表面的形狀精度 主要加工表面的相互位置 精度 表面質量要求 熱處理要求 零件上的尺寸公差 形位公差和表面粗糙度的標注 應根據(jù)零件的功能經 濟合理地決定 過高的要求會增加加工難度 過低的要求會影響工作性能 兩 者都是不允許的 3 審查零件材料選用是否適當 材料的選擇既要滿足產品的使用要求 又要考慮產品成本 盡可能采用常 用材料 如45號鋼 少用貴重金屬 4 零件的結構工藝性分析 由于本產品的精度要求比較高 再加上零件又是偏心還有鉆孔加工 則需 要選擇好定位基準 需要采用粗車 精車既卡完成車削加工 所以車削后 還 需要進行粗磨 精磨 考慮加工的效率和加工的經濟性車床選用 CA6140 銑 床選用 X6012 鉆床選用 Z525臺式鉆床和 Z3025 10兩種 磨床因加工表面不 同選用 M1432A 外圓磨床 MQ1312和 M2110三種 擬定工藝路線時 在考慮 主要表面加工的同時 還要考慮次要表面的加工和熱處理 參照附錄表可知 這些表面的加工順序為 粗車端面 銑平面 車外圓 粗磨 精磨 研磨 要 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 5 求不高的外圓表面 次要表面如退刀槽 倒角 螺紋 應在車外圓時加工 滲 碳安排在中間檢驗后以便提高表面層的耐磨性 同時保持心部有高的耐沖擊能力 即 強韌性 磁力探傷安排在零件外圓精磨之后檢驗外圓表面是否有缺陷 該套筒的加工順序 毛坯 粗車端面外圓及切斷 精車端面 銑鍵槽 鉆 孔 4 去毛刺 鉆孔 25 鏜孔 鉆孔 21 中間檢驗 調制處理 半精 車外圓 鏜內孔 精磨端面 精磨外圓 滲 N 粗磨內孔 精磨內孔 磁 力探傷 研磨內孔 終檢 零件的加工方法如表2 1加工方法表所示 表 2 1 加工方法表 序 號 加工方法 經濟精 公差等級 經濟粗糙度值 微米 適用范 圍 1 粗車 IT11 13 12 5 50 2 粗車 半精車 IT8 10 3 2 6 3 3 粗車 半精車 精車 IT7 8 0 8 1 6 4 粗車 半精車 精車 滾壓 或拋光 IT7 8 0 025 0 2 適用于 淬火鋼 以外的 各種金 屬 5 粗車 半精車 磨削 IT7 8 0 4 0 8 6 粗車 半精車 粗磨 精磨 IT6 7 0 1 0 4 7 粗車 半精車 粗磨 精磨 超精加工 或輪式超精磨 IT5 0 012 0 1 或 R Z 0 1 主要用 于淬火 鋼 也 可用于 未淬火 鋼 但 不宜加 工有色 金屬 8 粗車 半精車 精車 精細車 金剛車 IT6 7 0 025 0 4 主要用 于要求 較高的 有色金 屬加工 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 6 9 粗車 半精車 粗磨 精磨 超精磨 或鏡面磨 IT5 以上 0 006 0 025 或 R Z 0 05 10 粗車 半精車 粗磨 精磨 研 磨 IT5 以上 0 006 0 1 極高精 度的外 圓加工 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 7 第三章 套筒工藝過程分析 3 1 確定毛坯 3 1 1 毛坯選擇 機械加工中常用毛坯的種類 毛坯的種類很多 同一種毛坯又有多種制造方 法 機械制造中常用的毛坯有以下幾種 1 鑄件形狀復雜的零件毛坯 宜采用鑄造方法制造 目前鑄件大多用砂型 鑄造 它又分為木模手工造型和金屬模機器造型 木模手工造型鑄件精度低 加工表面余量大 生產率低 適用于單件小批生產或大型零件的鑄造 金屬模 機器造型生產率高 鑄件精度高 但設備費用高 鑄件的重量也受到限制 適 用于大批量生產的中小鑄件 其次 少量質量要求較高的小型鑄件可采用特種 鑄造 如壓力鑄造 離心制造和熔模鑄造等 2 鍛件機械強度要求高的鋼制件 一般要用鍛件毛坯 鍛件有自由鍛造鍛 件和模鍛件兩種 自由鍛造鍛件可用手工鍛打 小型毛坯 機械錘鍛 中型毛 坯 或壓力機壓鍛 大型毛坯 等方法獲得 這種鍛件的精度低 生產率不高 加工余量較大 而且零件的結構必須簡單 適用于單件和小批生產 以及制造 大型鍛件 模鍛件的精度和表面質量都比自由鍛件好 而且鍛件的形狀也可較 為復雜 因而能減少機械加工余量 模鍛的生產率比自由鍛高得多 但需要特 殊的設備和鍛模 故適用于批量較大的中小型鍛件 3 型材型材按截面形狀可分為 圓鋼 方鋼 六角鋼 扁鋼 角鋼 槽鋼 及其它特殊截面的型材 型材有熱軋和冷拉兩類 熱軋的型材精度低 但價格 便宜 用于一般零件的毛坯 冷拉的型材尺寸較小 精度高 易于實現(xiàn)自動送 料 但價格較高 多用于批量較大的生產 適用于自動機床加工 4 焊接件焊接件是用焊接方法而獲得的結合件 焊接件的優(yōu)點是制造簡單 周期短 節(jié)省材料 缺點是抗振性差 變形大 需經時效處理后才能進行機械 加工 除此之外 還有沖壓件 冷擠壓件 粉末冶金等其它毛坯 毛坯種類的 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 8 選擇不僅影響毛坯的制造技術及費用 而且也與零件的機械加工技術和加工質 量密切相關 為此需要毛坯制造和機械加工兩方面的技術人員密切配合 合理 地確定毛坯的種類 結構形狀 并繪出毛坯圖 根據(jù)套筒的結構分析 考慮到套筒的內外表面均為圓表面 且材料 38CrMnAlA 因此毛坯的選擇為棒料最好 使毛坯的形狀和尺寸盡量與零件的 形狀接近 節(jié)省了勞動力和費用 圖紙如圖3 1所示 3 1 2 繪制毛坯圖 套筒材料應選取 38CrMnAlA 如圖 3 1 所示光 面 消 耗 毛 坯 長 度180 4個 毛 坯 圖 3 1 毛坯圖 3 2 擬定工藝路線 3 2 1 各表面加工方法 根據(jù)零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度的技術要求 以及加工方法所 能達到的經濟精度 在生產綱領已確定的情況下 盡量使工序集中來提高生產 效率 除此之外 還應當考慮經濟效果 以便使生產成本盡量下降 工序0 毛坯 如圖3 1所示 套筒材料應選取38CrMnAlA 毛坯選取棒料 工序5 粗車端面 外圓及切斷 如圖3 2所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 9 圖3 2粗車端面外圓及切斷 選用CA6140車床 選用刀具YT15車刀 粗車端面 2mm 保證長度為 0 163 粗車外圓2 5mm 保證直徑 0 1635 粗糙度Ra 3 2 工序 10 精車端面 如圖 3 3 所示 圖 3 3 精車端面 選用 CA6140 車床 選用刀具 YT30 刀 三爪卡盤固定 先車右端面 再 掉頭車左端面 使其垂直度為 0 03 兩端面平行度為 0 01 端面粗糙度 Ra 1 6 工序 15 銑鍵槽 如圖 3 4 所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 10 圖 3 4 銑鍵槽 選用 X6012 銑床 選用刀具高速鋼鍵槽銑刀 用一個 V 型塊和一個壓板 夾緊固定 然后銑鍵槽 鍵槽為半徑 10mm 的圓弧 保證鍵槽長度為 8 3mm 深度為 3mm 寬度為 4mm 其粗糙度 Ra 12 5 工序 20 鉆孔 4 如圖 3 5 所示 圖 3 5 鉆孔 4 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 11 選用 Z525 臺式鉆床 選用刀具 4 麻花鉆 用一個圓銷 一個 V 型塊和一 個壓板夾緊固定 然后鉆孔 保證孔深度為 3 5 0 01 其粗糙度 Ra 12 5 孔 的中心軸與中心軸相差 14mm 工序 25 去毛刺 如圖 3 6 所示 圖 3 6 去毛刺 在鉗工臺 用平口虎鉗固定 銼刀去毛刺 工序 30 鉆孔 25 如圖 3 7 所示 圖 3 7 鉆孔 25 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 12 選用 CA6140 車床 選用刀具高速麻花鉆頭 中心軸相差 1 2mm 鉆出0 1934 孔 粗糙度 Ra 12 5 留有一定的加工余量 工序 35 鏜孔 25 如圖 3 8 所示 圖 3 8 鏜孔 25 選用 CA6140 車床 選取刀具高速鋼鏜刀 進行鏜孔加工 粗糙度 Ra 1 6 工序 40 鉆孔 21 如圖 3 9 所示 圖 3 9 鉆孔 21 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 13 選用 Z3025 10鉆床 選用刀具高速鋼麻花鉆 在圓柱面上鉆孔 21 粗 糙度 Ra 12 5 工序 45 中間檢驗 如圖 3 10 所示 圖 3 10 中間檢驗 檢驗各加工表面的尺寸精度和位置精度 以及粗糙度要求 工序 50 調質處理 如圖 3 11 所示 圖 3 11 調質處理 在井式爐里進行碳化 隔絕氧化作用 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 14 工序 55 半精車外圓 如圖 3 12 所示 圖3 12 半精車外圓 選用 CA6140 車床 選用 YT14 刀具 保證外圓直徑為 0 39 粗糙度 Ra 12 5 工序 60 鏜內孔 25 如圖 3 13 所示 圖 3 13 鏜內孔 25 選用 CA6140 車床 選用刀具高速鋼鏜刀 鏜內孔 保證內孔直徑 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 15 0 39246 粗糙度 Ra 3 2 工序 65 精磨端面 如圖 3 14 所示 圖 3 14 精磨端面 選用 M1432A 磨床 選用刀具 SG1 砂輪 精磨端面 保證其長度尺寸為0 1735 兩端面平行度為 0 01 端面與外圓面垂直度為 0 02 端面與內孔垂 直度為 0 03 粗糙度 Ra 0 8 工序 70 精磨外圓 如圖 3 15 所示 圖 3 15 精磨外圓 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 16 選用外圓磨床 MQ1312 選用刀具 SG1 砂輪 精磨外圓 保證端面直徑 為 0 1634 粗糙度 Ra 0 8 工序 75 滲氮 如圖 3 16 所示 圖 3 16 滲氮 在井式爐里進行全部滲氮 孔內徑的滲氮層深度為 0 2 0 4mm 工序 80 粗磨內孔 25 如圖 3 17 所示 圖 3 17 粗磨內孔 選用 M2110 磨床 選用選用刀具 SG 砂輪 保證內孔直徑為 0 39248 粗糙度 Ra 3 2 工序 85 精磨內孔 25 如圖 3 18 所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 17 圖 3 18 精磨內孔 選用 M2110 磨床 選用選用刀具 SG5 砂輪 保證內孔直徑為 0 3249 其粗糙度為 Ra 0 32 工序 90 磁力探傷 如圖 3 19 所示 圖 3 19 磁力探傷 用磁力探傷機來檢驗表面是否有缺陷 工序 95 研磨內孔 25 如圖 3 20 所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 18 圖 3 20 研磨內孔 選用 CA6140 車床 選用刀具研磨棒 保證內孔直徑為 0 215 其粗糙 度為 Ra 0 2 內孔與端面的垂直度為 0 02 工序 100 終檢 如圖 3 21 所示 B 圖 3 21 終檢 檢驗尺寸要求和表面粗糙度 位置精度 以及對零件的各項要求 以確 定零件是否合格 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 19 3 2 2 定位基準的選擇 定位基準是指在機械加工中用來確定工件位置的基準面 它的合理選擇對 保證加工精度 安排加工順序和提高加工生產率有重要影響 第一道工序只能以毛坯表面作為定位基準面 這種基準面稱為粗基準 在 以后的工序中用已加工過的表面定位 這種基準面稱為精基準 在制定零件加工的工藝規(guī)程時 正確地選擇工件的定位基準有著十分重要 的意義 定位基準選擇的好壞 不僅影響零件加工的位置精度 而且對零件各 表面的加工順序也有很大的影響 合理選擇定位基準是保證零件加工精度的前 提 還能簡化加工工序 提高加工效率 粗基準的選擇 粗基準的選擇 主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度以及影響 加工表面的余量分配 因此 選擇粗基準要遵循一些基本原則 1 合理分配加工余量原則 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量 則應選擇該表面作為粗基準 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下 若零件上每個表面都要 加工 則應該以加工余量最小的表面作為粗基準 2 保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則 在與1相同的前提條件下 若零件上有的表面不需要加工 則應該以不加工 的表面中雨技工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準以達到厚壁均勻外 形對稱等要求 3 便于裝夾原則 選用粗基準的表面應盡量平整光滑 不應該有飛邊 澆口 冒口及其他缺 陷 這樣可減少定位誤差 并能保證零件夾緊可靠 4 粗基準一般不得重復使用原則 當毛坯是精密鑄件時 毛坯的質量很高 如果工件的加工精度要求不高 這時可以重復使用某一粗基準 二 精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件的加工精度 特別是加工表面的相互位止精度來考慮 同 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 20 時也要照顧到裝夾方便 夾具結構簡單 選擇精基準一般應該遵循以下原則 1 基準重合原則 選用設計基準作為定位基準 以避免定位基準與設計基準不重合而引起的 基準不重合誤差 2 基準同一原則 應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面 這就是基準統(tǒng)一原則 這樣做可以簡化工藝規(guī)程的制訂工作 減少夾具設計 制造工作量和成本 縮 短生產準備周期 由于減少了基準轉換 便于保證各加工表面的相互位置精度 3 自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序 選擇加工表面本身作為定位基 準 稱為自為基準原則 4 互為基準原則 當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時 需要用兩個表 面互相作為基準 反復進行加工 以保證位置精度要求 5 便于裝夾原則 所選精基準應保證工件安裝可靠 夾具設計簡單 操作方便 根據(jù)以上原則 粗基準 以外圓柱表面為粗基準 精基準 以加工過的外圓柱面和內孔為精基準 3 2 3 加工階段的劃分 本工藝分三階段進行 即粗加工 半精加工 和精加工階段 光整加工階 段 粗加工階段 在該階段高效地切除加工表面的大部分余量 使毛坯形狀和 尺寸上接近成品套筒 主要加工完成粗車外圓及端面和各個內孔的加工 即粗 車端面 外圓及切斷 鉆孔 25 半精加工階段 任務是達到一般的技術要求 即各次要表面達到最終要求 并為主要表面的精加工工作做準備 本次加工為半精加工的為銑鍵槽 鉆孔 4 鏜孔 25 鉆孔 1 半精車外圓 粗磨內孔 25 精加工階段 其任務是達到零件的全部技術要求 主要是保證主要表面 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 21 的加工質量 在零件上有特別高的表面 精度在5級以上 光潔度在10以上時 還要在精加工階段后 進行加工 本次加工為精加工的是精車端面 精磨端 面 精磨外圓 精磨內孔 25 光整加工階段 對于表面粗糙度要求很細和尺寸精度要求很高的表面 還 需要進行光整加工階段 這個階段的主要目的是提高表面質量 本次加工為光 整加工的是研磨內孔 25 3 2 4 工序集中與分散 經過以上所述 零件加工的工步順序已經排定 如何將這些工步組成工序 就需要考慮采用工序集中還是工序分散的原則 1 工序集中 就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成 每道工序加工內容多 工 藝路線短 其主要特點是 可以采用高效機床和工藝裝備 生產率高 減少了設備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積 節(jié)省人力 物力 減少了工件安裝次數(shù) 利于保證表面間的位置精度 采用的工裝設備結構復雜 調整維修較困難 生產準備工作量大 2 工序分散 工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內完成 每道工序加工的內 容少 工藝路線很長 其主要特點是 設備和工藝裝備比較簡單 便于調整 容易適應產品的變換 對工人的技術要求較低 可以采用最合理的切削用量 減少機動時間 所需設備和工藝裝備的數(shù)目多 操作工人多 占地面積大 在擬定工藝路線時 工序集中或分散的程度 主要取決于生產規(guī)模 零件 的結構特點和技術要求 有時 還要考慮各工序生產節(jié)拍的一致性 一般情況 下 單件小批生產時 只能工序集中 在一臺普通機床上加工出盡量多的表面 大批大量生產時 既可以采用多刀 多軸等高效 自動機床 將工序集中 也 可以將工序分散后組織流水生產 批量生產應盡可能采用效率較高的半自動機 床 使工序適當集中 從而有效地提高生產率 對于重型零件 為了減少工 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 22 件裝卸和運輸?shù)膭趧恿?工序應適當集中 對于剛性差且精度高的精密工件 則工序應適當分散 據(jù)統(tǒng)計 在我國的機械產品中 屬于中小批量生產性質的 企業(yè)已超過了企業(yè)總數(shù)的90 單件中小批量生產方式占絕對優(yōu)勢 隨著數(shù)控技 術的普及 多品種中小批量生產中 越來越多地使用加工中心機床 從發(fā)展趨 勢來看 傾向于采用工序集中的方法來組織生產 由上分析 由于零件時批量生產 所以套筒的加工應該采取工序分散的方 式 3 2 5 熱處理工序安排 1 預備熱處理 常用的方法有退火和正火 一般安排在機械加工之前 用以改善切削性能 使組織均勻 細化晶粒 消除毛坯制造時的內應力 2 去除內應力處理 包括人工時效 退火等 通常在粗加工與精加工之 間進行 對于一般精度的零件 應安排在粗加工后作人工時效 以消除鑄造和 粗加工時產生的內應力 減少后續(xù)加工的變形 對精度要求較高的零件 應在 半精加工后進行第二次時效處理 使加工精度穩(wěn)定 對精度要求很高的零件 如絲桿 主軸等 應安排多次去應力處理 對于精密絲桿 精密軸承等零 件 為消除殘余奧氏體 穩(wěn)定尺寸 常在回火后進行冷處理 3 最終熱處理 可以提高材料的強度 表面硬度和耐磨性 變形較大的 熱處理 如調質 淬火 滲碳淬火等 應在磨削前進行 通過磨削來糾正熱處 理變形 變形較小的熱處理 如氮化 應安排在精加工后 工序 一般在精 加工后進行 電鍍工序后應進行拋光 以增加耐腐蝕性和美觀 耐磨性鍍鉻則 放在粗磨和精磨之間進行 本次加工采用的熱處理為調質處理和滲氮 調質處理保證表面硬度 Hv 大于等于600 中心硬度 HRC 為32 8 37 8 滲氮處理為全部滲氮 孔內徑層滲氮層深度為0 2 0 4 3 2 6 輔助工序的安排 包括檢驗 去毛刺 倒棱邊 去磁 清洗和涂防銹油等 其中檢驗工序是 保證產品質量的重要措施 它應在粗加工與精加工之間 或重要工序前后進行 進入裝配和成品庫前應作最終檢驗 對于重要件還應作特種性能檢驗 如磁力 探傷 密封性等 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 23 3 2 7 重要工序的分析 一般套筒類零件在機械加工中的主要工藝問題是保證內外圓的相互位置精 度 即保證內 外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求 和防止變形 1 保證相互位置精度 要保證內外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求 通?？刹捎?下列三種工藝方案 1 在一次安裝中加工內外圓表面與端面 這種工藝方案由于消除了安裝誤 差對加工精度的影響 因而能保證較高的相互位置精度 在這種情況下 影響 零件內外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機床精度 該工藝方案一般用于零件結構允許在一次安裝中 加工出全部有位置精度要求 的表面的場合 為了便于裝夾工件 其毛坯往往采用多件組合的棒料 一般安 排在自動車床或轉塔車床等工序較集中的機床上加工 圖7 69所示的襯套零件 就是采用這一方案的典型零件 2 全部加工分在幾次安裝中進行 先加工孔 然后以孔為定位基準加工外 圓表面 用這種方法加工套筒 由于孔精加工常采用拉孔 滾壓孔等工藝方案 生產效率較高 同時可以解決鏜孔和磨孔時因鏜桿 砂輪桿剛性差而引起的加 工誤差 當以孔為基準加工套筒的外圓時 常用剛度較好的小錐度心軸安裝工 件 小錐度心軸結構簡單 易于制造 心軸用兩頂尖安裝 其安裝誤差很小 因此可獲得較高的位置精度 3 全部加工分在幾次安裝中進行 先加工外圓 然后以外圓表面為定位基 準加工內孔 這種工藝方案 如用一般三爪自定心卡盤夾緊工件 則因卡盤的 偏心誤差較大會降低工件的同軸度 故需采用定心精度較高的夾具 以保證工 件獲得較高的同軸度 較長的套筒一般多采用這種加工方案 根據(jù)對套筒零件圖的分析 此零件工序銑圓弧槽比較重要 因為它的精度 較高 操作難度大 此外還有內孔加工 精度要求比較高 先要粗磨 再精磨 最后還有研磨 從而保證內孔直徑為 0 215 其粗糙度為 Ra 0 2 綜上所述 內孔加工這塊工序比較重要 還有就是銑削圓弧鍵槽也比較重要 所以需要使 用專用的夾具來保證工件的加工 3 3 加工余量的確定 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 24 一 加工余量 指加工過程中所切去的金屬層厚度 余量有總加工余量和 工序余量之分 總加工余量 亦稱毛坯余量 由毛坯轉變?yōu)榱慵倪^程中 在某加工表面上切除金屬層的總厚度 稱為該表面的總加工余量 亦稱毛坯余 量 一般情況下 總加工余量并非一次切除 而是分在各工序中逐漸切除 故 每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量 簡稱工序余量 工序余量 是相鄰兩工序的工序尺寸之差 毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之 差 由于工序尺寸有公差 故實際切除的余量大小不等 二 影響加工余量的因素主要影響因素分單項介紹如下 1 前工序形成 的表面粗糙度和缺陷層深度 Ra 和 Da 2 前工序形成的形狀誤差和位置 誤差 x 和 w 綜上所述 影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點 1 前工序的工序尺寸公差 Ta 2 前工序形成的表面粗糙度和表面缺 陷層深度 Ra Da 3 前工序形成的形狀誤差和位置誤差 x w 4 本工序的裝夾誤差 b 本設計各工序的加工余量 粗車端面外圓及切斷 端面加工余量 2mm 外圓加工余量 2 5mm 精車端面 加工余量 0 7mm 鏜孔 25 加工余量 4mm 半精車外圓 加工余量 1 4mm 鏜內孔 加工余量 1 35mm 精磨端面 加工余量 0 3mm 精磨外圓 加工余量 0 1mm 粗磨內孔 加工余量 0 2mm 精磨內孔 加工余量 0 1mm 研磨內孔 加工余量 0 1mm 3 4 尺寸鏈計算 滲氮前內孔 25 的直徑為 0 39246 滲氮后磨孔到 0 39248 滲氮后 孔內徑的滲氮層深度需在0 2 0 4mm 范圍內 尺寸鏈計算 如圖3 22所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 25 圖3 22 尺寸鏈 從尺寸關系可以看出 滲氮深度 0 20 0 2 雙邊為 0 40 0 4 是加工間接 保證的設計尺寸 是封閉環(huán) 它和滲氮前后的磨孔 24 690 3 24 890 3 以及滲氮工序的滲入深度 t 雙邊為 t 組成為尺寸鏈 因此 0 4 24 69 t 24 89 0 4 0 039 ES t 0 0 0 EI t 0 039 得出 t 0 6mm ES t 0 361mm EI t 0 039mm 所以 t 0 6 0 361 0 039 雙邊 2t 0 3 0 1805 0 0195 或 2t 0 32 0 48mm 單邊 及滲氮工序的滲氮層深度為 0 32 0 48mm 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 26 第四章 銑床夾具設計 4 1 定位裝置的設計 定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確位置 銑圓弧鍵槽 R10mm 其 夾具如圖4 1所示 夾具上的定位鍵3 定位銷5 六角螺釘7 定位銷8都是定位 元件 通過它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置 采取這種定位裝置 是因為 此工件精度要求高 所以必須多限制幾個自由度 此套夾具中 一共限制了5個 自由度 包括 XYZ 方向的移動以及 X 軸及 Z 軸方向的轉動 4 2 夾緊裝置的設計 在機械加工過程中 工件會受到切削力 離心力 慣性力等的作用 為了 保證在這些外力作用下 工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位 置 而不致發(fā)生振動和位移 在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置將工件可 靠地夾牢 工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝 置 稱為夾緊裝置 夾緊裝置的設計和選擇是否合理 將直接影響工件的加工 質量和生產率 夾緊裝置的組成一般分為動力裝置 夾緊元件 中間傳力機構 作用是將工件壓緊夾牢 保證工件在加工過程中受到外力 切削力等 作用時不 能離開已經占據(jù)的正確位置 如夾具圖 4 1 所示 圖中的定位銷 5 起軸向定位 壓板 6 和 V 型塊將零件固定 同時因為工件的特殊性及精度高的要求 T 型螺 栓 4 將其壓緊 而活節(jié)螺栓與上部的螺栓是一個整體 靈活性強 方便工件的 翻轉以及拆卸 4 3繪制夾具總圖 如圖 4 1 夾具圖所示 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 27 圖 4 1 夾具圖 4 4 夾具操作簡述 首先所有零件 包括夾具本身輕拿輕放 擦拭干凈 保證沒有其他雜物影 響裝配 然后 將 V 型塊通過件7和件8將其固定 螺釘擰緊 再將件5定位銷嵌 入夾具底板中 保證高度 將工件套筒放到 V 型塊中間 上鉸鏈螺栓 壓板 將鉸鏈螺栓擰緊 然后將對刀塊按照需要固定在夾具體上 最后將定位鍵固定 在夾具體上邊 4 5夾具精度校核 影響 0 2137 的誤差分析 1 基準不重合誤差 定 基 0 016mm 2 由于這里是平面定位 定位誤差 定 位 很小 可以忽略不計 3 因為夾緊力所引起的變形對該原始尺寸沒有影響 則夾緊所致的誤差 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 28 夾 緊 忽略不計 4 銑刀安裝的不準確并不影響槽的位置尺寸 所以不考慮 安 裝 5 與加工方法有關的誤差 加 工 對刀塊的位置尺寸誤差 調刀誤差 銑刀的 跳動 機床工作臺面的傾斜和變形等所引起的加工誤差 可根據(jù)生產經驗并參 照經濟加工精度 大約取 0 01 mm 以上諸項可能造成的最大誤差為 0 026mm 這小于工序誤差 0 03mm 所以 該夾具能夠保證工件的精度要求 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 29 第五章 結論 本次的畢業(yè)設計的題目是套筒工藝及銑床設計 根據(jù)對毛坯的各方面的分析 選擇了棒料38CrMnAlA 然后對毛坯進行了加工 加工工序為毛坯 粗車端面 外圓及切斷 精車端面 銑鍵槽 鉆孔 4 去毛刺 鉆孔 25 鏜孔 鉆 孔 21 中間檢驗 調制處理 半精車外圓 鏜內孔 精磨端面 精磨外圓 滲 N 粗磨內孔 精磨內孔 磁力探傷 研磨內孔 終檢一系列的加工 以及零件工藝卡片的制作 所編制的工藝規(guī)程合理 可以滿足它的加工要求 最后進行了銑床夾具的設計 將 V 型塊通過件7和件 8將其固定 螺釘擰緊 再 將件5定位銷嵌入夾具底板中 保證高度 將工件套筒放到 V 型塊中間 上鉸 鏈螺栓 壓板 將鉸鏈螺栓擰緊 然后將對刀塊按照需要固定在夾具體上 最 后將定位鍵固定在夾具體上邊 所設計的夾具定位準確 結構合理 操作簡便 能夠滿足工序的加工要求 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 30 參考文獻 1 現(xiàn)代制造工藝基礎 侯忠濱編西工大講義 2001 年 12 月 2 機床夾具設計 閆光明編西工大講義 2001 年 12 月 3 機械制造工藝學 荊長生主編西工大出版社 1998 年 4 金屬切削原理與道具 陸劍中孫家寧編 2005 年 1 月 5 互換性與測量技術基礎 韓進宏王長春編 2006 年 8 月 6 切削用量簡明手冊 艾興 肖詩綱機械工業(yè)出版社 7 金屬工藝學 鄧文英郭小鵬編 1999 年 11 月 8 機械制圖 馬蘭 2006 年 5 月 9 機械設計 濮良貴紀名剛編 2005 年 12 月 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 31 致謝 本次畢業(yè)設計是在指導教師閻光明老師的悉心指導下展開的 從設計題目 的提出到論文的完成 閻老師都在關注我們的進度 閻老師一絲不茍的治學態(tài) 度和高度的責任感 在做畢業(yè)設計的過程中時刻影響和教育著我 使我難忘和 感動 在此論文完成之際 謹向閻老師以最衷心的感謝 還有同學們的熱心幫助 讓我在畢業(yè)設計中受益匪淺 使我可以順利的完 成畢業(yè)設計和論文的制作 設計中我不僅鞏固了書本的知識 也培養(yǎng)了我獨立工作的能力 樹立了對 自己工作能力的信心 相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響 而且 大大提高了動手的能力 使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時 的喜悅 現(xiàn)在我水平還是遠遠不夠好 在現(xiàn)代社會激烈的競爭下 應用 CAD 做 產品開發(fā)的有很多 我若想真正掌握好的技術 還需要更多的去實踐 更多的 去學習 才有可能做的更好 雖然這個設計做的還不太好 但是在設計過程中 所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富 使我終身受益 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 32 畢業(yè)小結 大學四年的時光轉瞬即逝 到了大學生活即將結束的時候 而畢業(yè)設計也 到了接近尾聲的時候 也該對大學四年 和這一次畢業(yè)設計做個總結的時候了 學習了 4 年的機械設計 從開始的一點不懂到現(xiàn)在能學會自己設計零件和 產品 從基礎一點一點的學起 此次的畢業(yè)設計讓我更好在掌握在大學中所學 的知識 由于此次復雜的設計要自己獨立完成 雖然有參考書本 但還是花了 很長一段時間 翻書 找資料 再運用找到的知識來完成設計 其實設計過程 工具是次要的 最重要的思路 是方向 是對整體的把握 以及運用正確的設 計方法 學習是一個長期積累的過程 在以后的工作 生活中都應該不斷的學 習 努力提高自己知識和綜合素質 在做畢業(yè)設計的過程中 我又把大學 4 年所學的知識又鞏固了一遍 比如 機械制圖的基礎知識 制圖軟件的使用方法 這使我不僅了解還鞏固了書本的 知識 最重要的是加深了我對知識的深刻理解 機械設計往往離不開自己的閱 歷 經驗的積累固然可以從書本上學到不少 但是事非躬親很難在腦海中留下 深刻的印象 對別人的經驗 自己沒有一定的基礎 要理解吸收真的是一件很 不容易的事 對于此次完成的工藝設計 因缺乏實際經驗 大多是依葫蘆畫瓢 根本稱不上創(chuàng)新 有許多不足之處 還需要自己以后的多多積累 包括理論知 識與實際經驗的積累 比如 在確定切削參數(shù)時 許多地方需要實際生產經驗 總結的經驗值 因為理論值只是一般情況下的參數(shù) 還得依據(jù)所加工的零件要 求 機床性能以及環(huán)境因素等去把握 本次設計讓我受益匪淺 它不僅讓我能 夠運用所學知識對課程的工藝與結構進行分析 最重要的是 在設計的過程中 遇到許許多多的問題 能通過查閱資料 虛心請問等方式找到答案 把問題一 一解決掉 正是這種精神 它讓我如何使用手冊和查閱相關資料 并掌握了與 本設計相關的各種資料 提高了我的學習能力 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 33 腳踏實地 認真嚴謹 實事求是的學習態(tài)度 不怕困難 堅持不懈 吃苦 耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益 我想這是一次意志的磨練 是對我 實際能力的一次提升 也會對我未來的學習和工作有很大的幫助 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了 同學之間互相幫助 有什么不懂的大家在一起商量 聽聽不同的看法對我們更好的理解知識 所以 在這里非常感謝幫助我的同學 在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師 是你們的細心指導和關懷 使我能夠 順利的完成畢業(yè)論文 在我的學業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤 的汗水和心血 老師的嚴謹治學態(tài)度 淵博的知識 無私的奉獻精神使我深受 啟迪 從尊敬的導師身上 我不僅學到了扎實 寬廣的專業(yè)知識 也學到了做 人的道理 在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計論文 34 附 錄 附錄 1 套筒零件圖 附錄 2 套筒加工工藝卡片 附錄 3 銑槽夾具裝配圖