【M1432B外圆磨床 壳体加工】壳体铣两侧面工装设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业设计论文） 题 目 壳体铣两侧面工装设计 英文并列题目 of 院 系 班 级 学生姓名 学 号 所在团队 指导老师（ 1） 职 称 指导老师（ 2） 职 称 答辩委员会主任 主答辩人 二 零 年 月 购买设计文档后加 费领取图纸 第 2 页 共 22 页 目录 .一章 序言 .二章 壳体 的加工工艺规程设计 . 工艺 .壳体 的作用 .壳体的技术要求 .壳体 的工艺分析 .坯，绘制毛坯简图 .选择 毛坯 .绘制壳体毛坯的铸造简图 .定位基准的选择 .精基准的选择 .粗基准的选择 .加工方法的确定 .机械加工工序 .热处理工序 .辅助工序 .三章 机床设备及工艺装备的选用 .四章 加工余量、工序尺寸和公差的选用 .五章 切削用量与时间定额的计算 .钻孔工步 .粗绞工步 .精绞工步 .基本时间 . .其他时间的计算 .单件时间 .第 3 页 共 22 页 第六章 夹具设计 .误差分析 .七章 结论 .谢 .考文献 .第 4 页 共 22 页 壳体铣两侧面工装设计 摘要 ： 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词 ： 工序；工艺；定位方案 of in of of on of if is it In of is it of to of of of of of a of of a of of of of 、序言 题的意义 当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的基本领域，正吹着改革之风。 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的壳体类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50% 80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计 工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 5 页 共 22 页 如今，制造商们需要供应商提供一步到位服务，他们要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。那些制作夹具的人，必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则，如今他们正在迎接这种挑战。 具的发展方向 夹具是机械加工不可缺少的部件 ，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 一、高精度 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达± 5 m，00行度高达 00国 美乐）公司制造的 42等高误差为± 密平口钳的平行度和垂直度在 5 具重复安装的定位精度高 达± 5 m；瑞士 5 m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 二、高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 1 2 秒，夹具结构简化，为机床进行多 工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 金斯）公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。 利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 6 页 共 22 页 夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化 设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。 采用模块 、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 章小结 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破 传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 自 20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传 统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 二、 壳体的工艺规程设计 体的工艺 体的作用 壳体是安装轴、轴承、齿轮等等零部件的基础零件，各种机械设备传动零部件 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 7 页 共 22 页 上面都需要用到壳体，例如减速器，变速箱，差速器等等。壳体的材料有很多，有铸造的，合金的等等。在机械工业中，壳体的用途非常广泛，其加工工艺和各方面的综合性能等等都是需要研究和改善的目标。 （附图 1 零件图） 体的技术要求 壳体的技术要求见表 体 技术要求 加工表面 偏差 差及精度等级 粗糙度 m 形位公差 /75 凸台端面 2 20 + 30 +0 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 8 页 共 22 页 35的两端面 5 52 的孔 + 73 的孔 75 的孔 +0 10 的孔 + 2孔 + 尺寸 130 + 体工艺分析 分析可知本零件材料为灰口铸铁， 零件具有较高的强度，耐磨性，耐热性，减震性，适应于承受较大的应力，要求耐磨的零件。刨床壳体具有两组工作表面，他们之间有一定的位置要求。 由零件图可知， ， ， 孔的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组： 1. 线性尺寸为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 孔的内圆面及上、下端面， 2纹孔的 加工 孔为加工表面 这一组加工表面包括， 的两个端面和 0螺纹孔的加工， 10深302- 6锥孔的加工。 由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。另外考虑到零件的精度不高可以在普通机床上加工。 定毛坯 、绘制毛坯简图 择毛坯 根据零件查资料知：零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查 询资料可知，毛坯重量约为 15产类型为中小批量，可采用金属型铸造毛坯。此 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 9 页 共 22 页 外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 零件基本尺寸在 200 300 之间，由表 2知，差得该铸件的尺寸公差等级 10级。由表 2工余量等级 级，故 0级， 级。 表 查表法确定各加工表面的总余量 加工表面 基 本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 75 凸台端面 75 H 面降一级，单侧加工 2 6 H 降一级（取下行值） 20 20 H 降一级（取下行值） 30 30 H 降一级（取下行值） 52 的孔 52 H 降一级（取下行值） 73 的孔 73 H 降一级，双侧加工 表 参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 的两端面 30 6 的两端面 113 6 119 的两端面 168 5 173 10 的孔 30 3 33 30 6 36 绘制壳体毛胚的铸造简图 由表 得结果，绘制毛坯简图如图 示。 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 10 页 共 22 页 （图 零件的毛坯图） 定壳体工艺路线 位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择 73 的孔和 的孔的两个端面作为精基准。 基准的选择 对一般的壳体类零件来说，以壳体的端面作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗 基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，壳体以 73的孔的两个端面作为粗基准。 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 11 页 共 22 页 面、孔加工方法的确定 根据壳体零件图上各加工表面的尺 寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表 表 体各表面加工方案 主要加工表面 尺寸精度等级 粗糙度 加工方案 备注 75 凸台端面 铣 表 1 铰 - 表 10 铣 表 10 铣 精铣 表 135的两端面 铣 精铣 表 152 的孔 镗、半精镗、精镗 表 173 的外圆 车 表 1工阶段的划分 该壳体的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成面加工和孔加工两个阶段。 加工过程中，首先加工面，然后加工各孔，最后加工各 细节部分（攻丝、拉槽等） 序的集中与分散 该零件选用工序集中原则安排壳体的加工工序。该壳体的生产类型是中、小批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 序顺序的安排 械加工工序 遵循“先基准后其他”原则 、“先粗后精”原则、“先主后次”原则、 “先面后孔”原则。制定机械加工工序如下： 工序 I 铣 工序 铣 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 12 页 共 22 页 工序 铣 10 30工序 铣 2- 6 锥孔的上端面 工序 V 以铣削后的 的左端面为基准，钻、铰 直孔 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻、铰 深 12直孔 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻、攻 工序 铣削后的 的左端面为基准，钻 4- 9通孔 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻 2- 6锥销孔 工序 以 铣削后的 的左端面为基准，钻 4- 17深 10沉孔， 4- 11直孔 处理工序 加工之前进行时效处理。 助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该壳体工序的安排顺序为：热处理（时效处理） 主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工 主要表面半精加工和次要表面加工 主要表面精加工。 定加工路线 在综合考虑上述工序安排的原则基础上，由表 工序 I 铸坯 工序 时效处理 工序 铣 工序 铣 工序 V 铣 10 30下端面 工序 铣 2- 6 锥孔的上端面 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻、铰 直孔 工序 铣削后的 的左端面为基准，钻、铰 深 12直孔 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻、攻 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 13 页 共 22 页 纹 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻 4- 9通孔 工序 I 以铣 削后的 的左端面为基准，钻 2- 6锥销孔 工序 以铣削后的 的左端面为基准，钻 4- 17 深 10 沉孔， 4- 11 直孔 三、机床设备及工艺装备的选用 床设备的选用 在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选 用通用设备。所选用的通用设备应提出机床 型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合机床”。主要以由表 艺装备的选用 工艺装配主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。 刀具、量具以在 出。该零件的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。 四、加工余量、工序尺寸和公差的确定 此处只对对第七道工序进行相关计算。 毛坯为空心，通孔，孔内要求尺寸精度等级介于 间，由表 2查得工序尺寸及余量： 钻孔： 3 2z=孔 : 2z=铰孔： 2z=铰： 由表 1铰： 铰： 孔： 据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：粗铰： 扩孔： ： 以上均为孔的上偏差，下偏差均为零。 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 14 页 共 22 页 五、切削用量、时间定额的 计算 削用量的计算 计算工序 钻、铰 直孔 孔工步 1）背刀吃量 p= 2）进给量的确定 由表 5取该工步得进量 f=r。 3）切削速度的计算 由表 5工件材料为铸铁的条件选取，切削速度 v=20m/公式 n=1000v/ n=212r/根据表 4535型 立 式 钻 床 得 主 轴 转 速 ， 取 转 速 n=195r/ 再 将 此 转 速 代 入 公 式v=n d/1000= 铰工步 1)背吃刀量的确定 取双面被吃刀量 p= 进给量的确定 2)由表 5取该工步的每转的进给量 f =r。 3)切削速度的计算 由查手册表 按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度可以取为4m/公 式（ 5 1000 /n v d 可求得该工序钻头转速 n =照表4列 立式钻床的主轴转速，取转速 n =68r/将此转速带入公式（ 5，可求出该工序的实际钻削速度/ 1000v n d =68r/ 000= 铰工步 1) 背吃刀量的确定 取双面被吃刀量 p= 2) 进给量的确定 由表 5表 4取该工步的每转进给量 f =r。 3) 切削速度的计算 由表 5工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度 v 可以取为 3m/公式（ 5 1000 /n v d 可求得该工序钻头转速 n =照表 4转速 n =68r/将此转速带入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度 / 1000v n d =68r/ 32000= 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 15 页 共 22 页 间定额的计算 本时间 计算 1）钻孔工步 根据表 5孔的基本时间可由公式 12t = / ( ) /L fn l l l 求得。l =50, 11 c o t (1 2 )2 rD =2 2l ; f=r;n=195r/该 工步的基本时间 t=(50+)/r / 195r/）扩孔工步 根据表 5工序时间可由公式 j 1 2( ) /L f n l f nt l l 求得。式中l =502l =2411 c o t (1 2 )2 rD ，取 r = 54 ， 1l 2l =4 0 /f m m r ； n=195r/上述结果带入公式，则该工序的基本时间t=(50+)/r / 195r/）粗铰工步 根据表 5圆柱孔的基本时间可由公式 j 1 2( ) /L f n l f nt l l 求得。式中 1l 、 2l 由表 5r =15 、 p=(2=件查得 1l =l =15 l =500 /f m m r ； n=68r/上述结果代入公式 ，则该工序的基本时间 t=(50+5)/r / 68r/ 4）精铰工步 根据表 5圆柱孔的基本时间可由公式 j 1 2( ) /L f n l f nt l l 求得。式中 1l 、 2l 由表 5 r =15 、 p=(2=件查得1l =2l =13 l =500 /f m m r ； n=68r/上述结果代入公式，则该工序的基本时间 t=(50+3)/r / 68r/ 助时间 计算 根据第五章第二节所述，辅助时间 基本时间 间的关系为(该零件取 则该工序的辅助时间为： 工序 孔工步的 辅助时间： 工序 孔孔工步的辅助时间： 工序 铰孔工步的辅助时间： 工序 铰工步的辅助时间： 他时间的计算 除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 16 页 共 22 页 该壳体的生产类型大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工作地时间 作业时间的 2% 7%，休息与生理需要时间 作业时间的 2% 4%,本工件均取 3%，则各工序的其他时间（ 可按关系式（ 3%+3%） （ 计算，他们分别为： 工序 孔工步的其他时间： 6% （ = 工序 孔孔工步的其他时间： 6% （ = 工序 铰孔工步的其他时间： 6% （ = 工序 铰工步的其他时间： 6% （ = 件时间 计算 工序 单件时间 三个工步单价时间的和，其中 钻孔工步 镗 =7s； 扩孔工步 镗 = 粗铰工步 镗 =3s； 精铰工步 因此，工序 单件时间 镗 + 镗 + 37+3+ 将上述零件的工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 六、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。根据老师给定的题目，设计工序 两侧面的铣面夹具。本专用夹具将用于 式铣床上面加工。刀具为高速合金钢铣刀等，制造夹具体毛坯的材料为 过铸造得到。 题的提 出 本夹具主要用来工序 体上面两个侧面的铣面夹具。由于工序较多，工艺要求相对较高，加工相对复杂。本夹具的设计工程中应主要考虑如何定位，使用六点定位原理限制六个自由度。同时由于加工过程中受力较大，受力方向较多，还应考虑如何才能实现很好的夹紧，以便进行相应的机械加工。其次还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，本专用夹具将用于 式铣床。 位方案 工件以 铣削后的 的左端面为基准 为定位基准，采用定位圆柱和开口圆压板与平面组合定位方案。其中平面限制工件三个自由度，定位圆柱限制两个自由度。定位后只有 Z 轴的转动无法限制，但是由于本工件夹紧 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 17 页 共 22 页 部分为圆柱形，因此无需对该自由度进行限制。综上，该定位方案可行。 紧机构 采用螺旋夹紧机构，通过拧紧立柱顶端圆螺母实现压紧，同时辅助以快速压板，进行辅助夹紧。 具与机床联接元件 采用两个标准定为键，固定在夹具体底面同一条直线位置的键槽中，用于确定机床夹具相对于机床进给方向的正确位置。要保证定位键的宽度与机床工作台 T 型槽相匹配的要求。定位键可以承受一定的铣削扭矩，减轻夹紧螺栓、夹具体与机床的负荷，加强夹具加工过程的稳定性。 位误差分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为三个支承钉和一个 V 形块，定为基准与工序基准相重合，所以基准不重合误差 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。由表 2件尺寸公差，基准位移误差为 。所以定位误差 。 削力及夹紧力的计算 各工序中，钻孔过程受力最大，所以只计算该工序切削力即可。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册 3钻削力计算公式： 式中 P钻削力 t钻削深度 , 45每转进给量 , 麻花钻直径 , 30B布氏硬度， 140所以 P =968（ N） 钻孔的扭矩： 20 1 式中 S每转进给量 , 麻花钻直径 , 30B布氏硬度， 14020 1 =232 × 140 =1840(N· M) 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 18 页 共 22 页 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此 夹具可以安全工作。 其中，夹具的 配图如下： 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书 第 19 页 共 22 页 七、结论 很快结束了繁忙的毕业设计阶段。期间，在老师的的辛勤指导下，取得了一定的成绩，毕业设计是机械制造基础课程的一个重要环节。本次设计通过理论与实践的结合，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。 这次毕业设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 回顾起此次壳体的毕业设计，至今我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。 我觉得这次设计最重要的是让我懂得了团队精神的重要性。在本次设计过程中，如果我们没有一个很好的团队互助，许多问题仍然将是问题，但是，很“遗憾”我们进行了很好的合作。很多自己想了很久没有结果的问题，在大家的帮助下很快就可以解决掉。我