托架零件加工工艺及夹具设计【钻斜孔】【说明书+CAD】
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湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第1页 车间工序号工序名材 料 牌 号3铣削上端面A铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 42.19s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 粗铣上端面A至108.2mm,Ra12.5mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺500600.651.818.28s1.24s2 半精铣上端面A至107.2mm,Ra6.3mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺600750.451.019.96s1.49s3 精铣上端面A至107mm,Ra3.2mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺700900.250.2115.42s2.31s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第2页 车间工序号工序名材 料 牌 号4铣削下端面C铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 91.83s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 粗铣下端面C至105mm,Ra12.5mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺400600.652.0135.16s5.27s2 半精铣下端面C至104mm,Ra6.3mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺500750.451.0138.10s5.72s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第3页 车间工序号工序名材 料 牌 号5铣削侧面B铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件12设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 94.99s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 粗铣侧面B至45mm,Ra12.5mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺500600.652.0134.38s5.16s2 半精铣侧面B至44mm,Ra6.3mYT15硬质合金面铣刀、游标卡尺600750.451.0141.40s6.21s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第4页 车间工序号工序名材 料 牌 号6镗削33H7孔铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T681夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 159.37s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 粗镗孔至32.6mm,Ra12.5m 硬质合金镗刀、游标卡尺600600.740.8114.46s2.17s2 半精镗孔至32.9mm,Ra3.2m 硬质合金镗刀、游标卡尺600600.190.15156.34s8.45s3 精镗孔至33mm,Ra1.6m 硬质合金镗刀、游标卡尺600600.190.05156.34s8.45s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第5页 车间工序号工序名材 料 牌 号7钻削2-10.1孔铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5501夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 21.14s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 钻孔至9.8mm,Ra12.5m莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺600200.154.917.68s1.15s2 铰孔至10.1mm,Ra3.2m硬质合金铰刀、内径千分尺300100.250.1519.18s1.38s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共6页第6页 车间工序号工序名材 料 牌 号8 攻螺纹M12铸铝毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床1夹具编号夹具名称切削液专用夹具 乳化液 工位器具编号工位器具名称 工序工时 准终 单件 0 17.07s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1 攻螺纹M12mm,Ra6.3m 丝锥3009.60.50.95113.62s2.04s 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 托架共1页第1 页 材料牌号 铸铝 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 1 每台件数 1 备注工序号工序名称 工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1 铸造2 人工时效3 铣削上端面A 铣削上端面A至107mm,Ra3.2mX51面铣刀、游标卡尺042.19s4 铣削下端面C 铣削下端面C至104mm,Ra6.3mX51面铣刀、游标卡尺052.49s5 铣削侧面B 铣削侧面B至44mm,Ra6.3mX51面铣刀、游标卡尺0 61.30s6 镗削33H7孔 镗削33H7孔,Ra1.6mT68镗刀 0 159.37s7 钻削2-10.1孔 钻削2-10.1孔,Ra3.2mZ550麻花钻、铰刀、内径千分尺021.14s8 攻螺纹M12 攻螺纹M12mm,Ra6.3m丝锥017.07s9 去毛刺钳工台平锉10 中检塞规、百分表、卡尺等11 校直钳工台手锤12 清洗清洗机13 终检塞规、百分表、卡尺等14 入库 设 计(日 期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期研究金刚石车削RB-SiC时刀具的磨损特性Tsunemoto Kuriyagawa摘 要在加工硬脆材料时,刀具磨损是最为关键的一个问题。在目前的工作中,进行金刚石车削反应烧结碳化硅实验并研究刀具的磨损特性。周期性的凹槽磨损是刀具后刀面的一种特殊的磨损模式,与周期性微槽有相同的刀具进给量。几何分析表明,周期性沟槽磨损出现在由刀具进给痕造成的加工表面上。激光拉曼光谱表明,高压是在刀具工件界面磨损中占主导地位的磨损行为,而不是金刚石石墨转化。在切削曲率中心时,刀具的摆动使周期性凹槽磨损模式被抑制,刀具磨损显著降低。关键词:碳化硅SiC;硬脆性材料;塑性加工;金刚石刀具;刀具磨损;细纹;刀具摆动;激光拉曼光谱一、介绍 碳化硅(SiC)是一种重要的材料,被广泛应用于各种恶劣的环境中,如高温、高压、严重的腐蚀。最近,在光学制造行业,reaction-bonded SiC(RB-SiC)由于它的高温硬度、热冲击阻力和化学稳定性被用作高精度的热压模具材料的玻璃镜头。另一方面,RB-SiC在超精密切削加工方面的性能却很差。一般来说,通过磨削加工过程进行加工,如研磨、珩磨和抛光。研磨加工方法能产生一个好的表面光洁度,但它很难精确地制造形状复杂的微结构。其他方法如激光烧蚀和聚焦离子束铣,可以用来生成微观结构,但材料去除率和加工表面质量不能满足应用程序的要求。 作为替代方法,超精密金刚石车削技术可能是有用的在制造RB-SiC微观结构和弯曲表面。在之前的文章中,我们报道了金刚石车削RB-SiC材料的去除机制,发现虽然RB-SiC是典型的硬脆性材料,它可以用韧性的方式进行精密加工。也报道了单晶碳化硅的塑性加工。然而,金刚石刀具在金刚石车削过程中磨损严重,大大地降低了加工表面的质量以及工件的精度。刀具磨损已成为工业应用金刚石车削RB-SiC的主要障碍。 在这项研究中,进行了金刚石车削反应烧结碳化硅实验,研究了基本的刀具磨损特征。澄清了刀具磨损模式及其形成机制,提出了合理抑制刀具磨损的技术和提高了金刚石刀具的使用寿命。二、实验细节2.1 机床 金刚石车削实验在一台数控超精密车床上进行,Nachi-ASP15的主要部分,如图1所示。机床刀具有一个静压轴承主轴和两个跟x轴和z轴垂直的水压表。B轴扶轮表是内置在轴表。改造后的数控系统,X轴和z轴的分辨率从10纳米升级到 1纳米,B轴的分辨率从从1/1,000升级到1/100,000。 图1 实验装置的照片 在加工之前,样品用已被加热软化的蜡粘在铜上,然后通过真空吸附到轴承主轴上。因此,样品随着z轴旋转。具有三维的刀具调节机制设置在B轴上。金刚石切削刀具被设置到所述刀架上。由此,该刀具可以沿X轴移动和绕B轴旋转。 CCD相机装在金刚石刀具上面来观察和调整切削点的位置。2.2 RB-SiC样本 实验中使用RB-SiC样本由日本精细陶瓷有限公司提供,产生的样本渗透硅融化成一个绿色紧凑的组成的碳粉和碳化硅颗粒平均尺寸更少比1m。液体硅与碳粉反应,形成新的SiC颗粒。硅不渗透与碳反应完全,过度的硅填充在体内保持毛孔,这样密集的RB-SiC复合生产11。圆柱形的收到基样本形状与抛光结束的脸。材料的属性样品是列在表1中。图2显示了扫描电子显微镜(SEM)的显微图快速原子梁(工厂)蚀刻样品表面。平滑区域对应于SiC颗粒,micropits对应残留的硅。可以看出大部分的SiC颗粒直接保税彼此没有硅的存在在晶界。 图2 电子显微镜扫描RB-SiC样品2.3金刚石切割工具 由天然单晶圆尖切割工具钻石被用于实验。图3展示了金刚石工具的原理图。这个工具有一个鼻子半径10毫米,边缘4毫米的长度,一个2020倾角(=)和10后角(= 10)。作为显示在图3,顶部的滑移面工具的表面是 110 ,飞机的行锰,垂直于表面和顶部通过工具提示, 110 。因此,该工具前面是 210 取向接近飞机。这个工具侧脸是弯曲的,因此,其滑移面随着尖端位置变化。两个工具具有相同的形状和晶体取向钻石,贴上工具# 1和# 2的工具,分别被使用。在加工之前,前沿通过扫描电镜检查。图3 b显示了扫描电镜显微照片新鲜的前沿,这是非常锋利的可见缺陷的放大甚至10000。 图3 金刚石切割刀具的示意图和扫描电镜图 应该指出,天然金刚石的N,O,有限公司、铁和镍元素其晶体内部,导致不同的刀具磨损性能的单晶钻石由化学气相沉积。这颗钻石晶体的磨损率也明显不同飞机。本研究中使用的工具有弯曲的侧面脸;因此,晶体沿着切割飞机不同边缘,导致不同的磨损率。化学的影响组成和晶体取向的钻石刀具磨损特征将在未来调查。2.4 切削条件 面对将进行最后的样本。两种切削进行了测试。一个是传统的切割方法没有工具摆动,如图所示在图4。另一个是刀具摆动切割方法图4所示。后者的曲率中心金刚石工具调整同意巴喜的中心表,B-axis中心周围的工具了在切割。总是这样,切割点改变沿着前沿;因此,温度上升可以减少前沿。实验条件表2中列出。后被检查的工具在一定切割加工(总长度的距离工件表面上的切割痕迹)。两个级别的切割距离(20米和136米)被用来调查刀具磨损特征的早期和晚期分别削减阶段。面对转变,切割速度一系列的变化94 - 19米/分钟。 图4 刀具不摆动的传统切割方法和刀具摆动的切割方法2.5 表面特征 为了确认如果有显微结构的变化金刚石工具加工后,侧面磨损的工具是首先使用lasermicro-Raman分光镜检查,“- 3100,由JASCO公司(日本东京)。激光的波长532 nm,输出激光权力将13兆瓦。曝光时间设置为20年代,和激光光束的光斑尺寸约为1m。之后,金刚石工具Au-Pd涂布30年代,和侧面穿土地使用扫描电镜检查。三、实验结果3.1 刀具磨损模式首先,金刚石工具# 1是用于加工的左侧的工具对工件联系。后加工切割20米的距离,f = 2m /转速穿土地作为形成示意图,图5所示该工具。图5 b显示了扫描电子显微镜照相术的磨损土地。该工具饲料方向从左到右的图。在图5 b中,我们可以看到,侧面磨损的土地狭长,最大宽度的大约10m。在这个放大,穿的土地表面看起来统一和近对称工具提示。然而,经过一个放大观察,这是发现左边的穿模式明显不同于那些在右边。图5 c是一个放大视图的左边穿的土地。极细microgrooves,统一的音调和深度,可以观察到在穿。这种磨损情况被定义为“期刊槽穿”。的microgrooves的取向是一致的切割方向。应该指出的是,由于使用负倾角,前面已经斜;因此,切削方向不是垂直切割优势,如图5所示。在图5 c,这也是明显的的音高microgrooves 2m,一样每个工件的革命工具饲料。除了期刊槽磨损,一个非常小的陨石坑(宽度 1m)也观察到在前面。图5 d显示了一个放大的SEM图像的右侧的侧面穿的土地。许多挠是可以观察到的穿的土地,通常同意的取向图5中的microgrooves c。然而,挠在图5 d不显示在音高和周期性在深度均匀,表面的划伤的痕迹非常粗糙。相比之下小火山口穿图5 c、植入芯片(大小、 2m)上观察到在图5 d rake的脸。 图5 a是切削刀具磨损的原理图;b是面后刀磨损的显微照片;c和d分别是左边和右边的磨损图接下来,金刚石工具# 2是用于切割。比较结果工具# 1,# 2为工具,该工具喂食从右到左的方向。切割后的距离的136 f = 5m /转速、工具起飞了观察。图6a显示的位置示意图磨损的土地。图6 b是一个侧面的SEM显微照片穿的土地。穿土地明显更广泛的比图5 b,穿的形状看起来像一个土地新月。图6 c,d,e是三的放大视图不同的位置显示在图6 b。所示图6 c,左侧穿非常平坦,土地光滑。这个结果是截然不同的图5 d,虽然接触的两个部分工件的肩膀区域,即该地区在机械加工面和unmachined表面。这种差异的原因将在以后讨论第四节。 图6 a是刀具磨损后切割的原理图;b是显微镜扫描的后刀面磨损情况;c、d和e是从不同位置观察到的磨损情况 在侧面磨损的土地,右边所示图6 e,期刊microgrooves观察。槽统一在音高和深度,坡口表面吗非常光滑。沟槽的方向是一样的切削方向,类似于图5度。然而,不同于图5 c,沟槽之间的间距图6 e 5m,等于每革命工具提要在这种情况下工件。图6 d显示了边界地区平滑区域和槽之间的地区。3.2 拉曼光谱学 金刚石工具的磨损机制非常复杂这可能涉及到化学、物理、电子和机械钻石和工件之间的相互作用材料12。另外,钻石是已知的经历石墨化时受到高接触压力( 100 GPa)diamond-diamond压痕测试13。根据材料硬度比较,压力的RB-SiC切割的金刚石工具应该低于diamond-diamond接触压力( 100 GPa)但高于压力硅切割( 10 GPa)14。在这工作,进行调查钻石的显微结构的变化,我们检查磨损土地使用激光台光谱学。 图7显示了拉曼光谱的土地(穿较低的曲线,左侧对应强度规模)和改建相同的光谱强度的放大规模(上面的曲线,右侧对应强度规模)。有一种强烈的尖锐的峰值在1332厘米1一阶拉曼峰值对应的结晶钻石(1332厘米1)15。可能存在残余应力在金刚石工具,但它不能被使用目前拉曼光谱仪系统具有拉曼解决1厘米1转变。大家都知道,在鳞片石墨,尖锐的峰值在1580厘米1(G带)观察,在石墨微晶,这是陪同由一个乐队在1350厘米1(D乐队)16。在图7中,但是,没有山峰可以观察到1580厘米1和1350厘米1。因此,在目前的实验条件,没有直接证据表明diamond-graphite转换发生在旁边当切割RB-SiC穿土地。尽管宽带1450厘米1是观察到在图7中,这表示存在非金刚石碳16,很难说这non-diamond碳是由加工引起的。相同的宽带可以发现一个未使用的表面金刚石工具。 图7 金刚石刀具磨损的拉曼光谱图四、讨论凹槽磨损机制 展示了实验结果密纹穿是一个主导磨损情况金刚石车削RB-SiC。这种槽穿也在其他硬质材料的金刚石车削单一晶体硅等19。有假说的形成机制槽磨损。例如,通过分子动力学模拟、Cai等18发现一种“动态硬粒子”,这是由硅原子组与债券的长度要短得多,犁软化侧面面对钻石工具,导致槽磨损。宗庆后等。19报道说两种类金刚石碳硬粒子,即原文如此,金刚石车削期间生成的硅。那些粒子,侧脸,犁的工具形成沟痕。这些假设可能给随机分布的槽的令人满意的解释在硅加工穿,但无法解释代的期刊槽磨损。 在这项研究中,从球场的这一事实microgrooves一样工具,我们推测槽磨损是由于饲料的复制工具是在加工表面。图8显示了一个示意图金刚石车削模型使用一个新的圆尖的工具,和图9显示了材料去除和示意图变形模型。当使用一个新的工具,只有右手的前沿接触的一部分工件。为未变形的芯片厚度的不同而不同前沿从零到最大价值从左边正确的,将会有四个区域在不同的材料变形机制,即摩擦、塑性变形,耕作和切割。材料去除只发生在“切割”地区。在其他地区,没有材料删除,只有工具和之间的挤压工件。因此,高压和在工具-高温条件将生成工件接口,从而导致严重的摩擦工具和工件。 图8 使用一个新的金刚石刀具车削的图解模型 图9 材料切削区域的图解模型 钻石的硬度是10000高压,原文如此是3000高压。因此,当两种材料接触进行摩擦,磨损率的钻石低于原文如此。在金刚石车削过程中,然而,钻石工具提示的面积远小于工件区域。也就是说,一个小面积的工具提示大面积SiC不断摩擦,划伤阀瓣。这种情况最终将磨损严重钻石,导致边撤退和划痕标志着金刚石工具的磨损土地上。 工具提示已经开始撤退后,侧面磨损将逐渐向左边的工具,如图10所示。最后,原来圆尖的工具将穿到连续部分。因此,作为刀具是美联储从左向右在图10中,饲料加工表面与期刊工具痕迹连续挤压平面穿土地,和期刊工具饲料加工表面的标志将被复制在侧面磨损的工具,离开microperiodical凹槽。 图10 凹槽磨损的产生机制的图解模型 应该注意,周期性槽只穿发生的平坦地区前沿的左手在图10。右手边的联系工具工件的肩部区域将随机挠的SiC颗粒,导致不定期抓穿模式如图5所示。此外,由于切割的距离进一步增加,工具提示撤退达到类似水平的名义深度减少,有效减少深度接近零。在这种情况下,没有材料将被删除,刀具磨损的土地只会摩擦unmachined表面,压平使穿土地,如图6所示。从这个看来,RB-SiC金刚石车削中刀具磨损,也其他的超强材料,必须被视为一种动态变化过程。五、刀具摆动的切削测试 最后,图4 b中所示的刀具摆动切割方法采用在目前的工作。金刚石工具# 2用于切割在f = 5m /转速、及其刀具磨损特征与传统相比吗方法。图11显示了扫描电子显微镜照相术的侧面穿后土地减少的距离136米,11 b,和无花果。c和d放大视图的三个不同的地区磨损的土地。可以看出旁边的宽度穿土地几乎是统一的和明显小于在图6 b。穿的土地没有抓伤的痕迹周期性。 图11 刀具摆动切削的显微图;b、c、d为三个不同区域的后刀面磨损图 表3显示了刀具磨损率的比较的侧面磨损宽度、工具边缘撤退,刀具磨损体积在传统切削方法和刀具摆动切割方法之间。侧面磨损宽度直接从SEM显微图测量。工具边缘撤退从救济的角度计算和测量旁边吗穿宽。使用三维刀具磨损量计算CAD软件CATIA V5(达索系统,法国)基于刀具磨损几何测量的SEM显微图工具。由于刀具摆动,侧面磨损宽度和工具边缘已经撤退从15.8减少到2.8mm从2.8到2.8,分别。刀具磨损量的刀具摆动方法2417年m3,大约40%的传统切割方法。因此,刀具磨损不仅完全分布式,也减少了。由于工具摆动,加工表面粗糙度改善从46海里Ra 9 nm Ra。的重要减少刀具摆动工具边缘的撤退将有利于改善工件切割方法形式的准确性严重恶化的工具穿着传统的切割方法。刀具的摆动提供了一个连续变化切削点的切削刃。因此,切割时间一定时,切削点变得很密。另外,尖端可以有效地被空气冷却,切削的温升效果将会显著降低。此外,该工具还很润滑,因为润滑油很容易渗透进接口。因此,虽然刀具摆动使操作复杂,但刀具摆动切割方法可能是一个有效的减少金刚石车削过程中刀具磨损的方法,。工件的刀具摆动所引起的误差可以被数控程序补偿消除。刀具摆动切割方法的调查在另一篇论文中报告。结 论 在研究金刚石车削RB-SiC时刀具的磨损特性时,通过电子显微镜的扫描观察和激光拉曼分析,可以得出以下的结论:1.后刀面磨损是显著的。后刀面磨损由两个不同的磨损模式组成:定期微槽和非定期的划痕。非周期性划痕可能会消失的切削距离增加。2.在磨损区域微槽的取向沿切削方向,凹槽的间距与每转的刀具进给相同。在加工表面上凹槽被刀具进给反复刻划。3.拉曼光谱表明在金刚石 - 石墨转变过程中不会发生磨损。占主导地位的磨损机理是碳化硅颗粒在刀具 - 工件界面上的研磨划痕效果。4.刀具摆动的切削方法可以显著地减少刀具磨损和显著地提高刀具的切割性能。致 谢 真诚地感谢提供RB-SiC样品及相关技术资料的日本精细陶瓷有限公司。湖 南 科 技 大 学英文文献翻译学 生 姓 名: 邓 可 学 院: 机电工程学院 专业及班级: 机械设计制造及其自动化3班 学 号: 1103010311 指 导 教 师: 伍俏平 2015 年 5 月 25 日湖 南 科 技 大 学开题报告学 生 姓 名: 邓 可 学 院: 机电工程学院 专业及班级: 机械设计制造及其自动化3班 学 号: 1103010311 指 导 教 师: 伍俏平 2015 年 2 月 25 日湖南科技大学2015届毕业设计(论文)开题报告题 目托架零件加工工艺及夹具设计作者姓名邓可学号1103010311所学专业机械设计制造及其自动化1、 研究的意义,同类研究工作国内外现状、存在问题机械制造行业是国民经济的支柱产业。可以说没有发达的机械制造业,就不可能有国家的真正繁荣富强。而机械制造业的发展规模和水平,则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。提高加工效率、降低生产成本、提高加工质量、快速更新产品,是机械制造业竞争和发展的基础,也是机械制造业技术水平的标志。机械制造工艺与机床夹具设计是机械设计制造课程的一个总结性设计。它是全面综合运用本课程及其有关选修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力,为以后到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本次设计的主要目的在于:(1)培养我们综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(机械制造技术基础、机械制造装备设计、机械工程材料等)的理论知识,结合金工实习、生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决机械加工工艺问题,初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2)能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,为我们拟定夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。(3)使我们熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料,指导我们分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件,掌握从事工艺设计的方法和步骤。(4)进一步培养我们机械制图、设计计算和编写技术文件等基本技能。(5)培养我们耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。(6)培养我们解决工艺问题的能力,为今后去工厂从事工艺与夹具设计打好良好的基础。将大学期间所学的相关知识熟练的运用到这次毕业设计中。设计出一套简单、实用、工艺性合理的加工方案来。熟练掌握与机械加工工艺规程的制定及机床夹具设计相关的知识。熟练掌握AutoCAD软件、Pro/E软件的使用。做到具备能够单独设计产品的能力和自我查阅资料及独立思考的能力。最终提高自己的综合素质及增强自己的社会适应能力。本课题是对托架零件进行加工工艺及夹具设计,机械制造工艺分为机械产品生产过程和机械加工工艺过程。机械产品生产过程是指从原材料开始直到机械产品出厂的全部劳动过程。它包括毛坯制造、机械加工、热处理、装配、检验、试车、油漆等主要劳动过程和包装、储存、运输等辅助劳动过程。随着机械产品复杂程度的不同,其生产过程可以由一个车间或一个工厂完成,也可以由多个工厂联合完成。机械加工工艺过程是机械产品生产过程的组成部分,是指采用各种加工方法(例如:切削加工、磨削加工、电加工、超声加工、电子束及离子束加工等)直接改变毛坯或半成品的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能,使之成为合格零件的全部劳动过程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成的工艺文件,经审批后用来指导生产。通过对托架进行分析,在给定的生产条件下,在总结实际生产经验和科学分析的基础上,从多个加工方案中优选出最合理的方案。工艺规程是指导生产的重要技术文件,实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行。制定的工艺规程应能在一定的生产条件下,以最少的劳动量和最低的生产成本,在规定的时间内,可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。机械加工工艺规程一般包括以下内容:(1) 工件加工的工艺路线;(2) 各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备;(3) 工件的检验项目及检验方法;(4) 切削用量、时间定额。为避免在使用过程中出现意外情况,必须要考虑其所需要满足的工艺要求,其结构性能可靠,使用省力,操作方便,有利于实现优质、高产、低耗,改善劳动条件,提高标准化、通用化、系列化。可从材料选用、结构设计、热处理及表面强化等方面采取措施,所以对制造加工技术要求很高。在制订工艺规程时,必须在保证产品质量的前提下,提高劳动生产率和降低产品成本,用最低的消耗来生产出更多更好的产品。另一方面,技术和生产条件的同质化已使企业之间的差距正在逐步缩小,单纯凭借技术力量已经很难在市场上占有绝对优势。国内制造业的迅速发展,轻工机械类产品在市场上已经得到广泛应用,机械零件的要求也在逐步提高,以便能创造出更好的产品。2、 研究目标、内容和拟解决的关键问题 托架在现代工艺技术条件下的加工生产已经接近成熟化,在查阅相关资料和借鉴其他相关同类设计的条件下已基本掌握技术要领和加工技术难点。由于本零件的技术要求比较低,大部分表面质量铸造即可达到,较高者也只需普通铣、镗、钻即可完成。所以,只要按照普通工件的设计要求来设计零件即可。 托架零件的机械加工工艺及其典型夹具设计是本次课题的研究内容,对此研究翻阅大量的资料,首先了解机械加工的工艺过程,也就是用切削的方法去改变毛坯的形状、尺寸与材料的物理特性,以达到零件所需要的精度与表面粗糙度等要求。为了能具体的说明其整个过程,使工件能够按照零件图的技术要求加工出来,就需要制定复杂的机械加工工艺规程作为生产的指导性技术文件,这也是本次课题的主要目的。在这个设计过程当中,我们还必须考虑工件的夹紧与定位.定位的正确与否直接影响到工件的加工精度。夹具是加工工件时,为完成某道加工工序,用来正确快速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率与减轻工人劳动量有着很大作用。这是本次设计的重点与难点。托架类零件主要保证孔与平面的垂直度要求。先以初始基准加工出精基准平面,然后以加工出来的平面做精基准,再加工出其他需要加工的部位。由于必须保证垂直度且尽快得到精基准,故先加工大平面作为精基准,然后利用面定位加工其他的部位。 了解零件生产类型,若为大批量生产,则要力求夹具结构完善,生产率高。若批量不大且是应付急用,夹具结构则应该简单,以便迅速制造后交付使用。 收集刀具方面的资料,了解刀具的主要结构尺寸、制造精度、主要技术条件等。例如,若需要设计钻床夹具的钻套,只有知道了孔加工刀具的尺寸、精度才能正确设计钻套导引孔的尺寸及其极限偏差。 夹具方面:夹具的零件和部件既要重量轻,又要具有足够的刚度和强度,尤其是夹具体更应有足够的刚度,以保证装在夹具体上的各元件的位置不变,并且在加工过程中不发生震动,从而保证工件的加工精度。由于夹具体结构形状往往比较复杂,从工艺性和刚度的观点考虑,对于尺寸比较大的夹具体应尽量采用铸件。3、 特色与创新之处(1)制定多种加工方案;通过对比进行优选;(2)保证精度的情况下,对同一平面进行多次铣削、磨削;(3)有两套相应配套夹具提高工作效率,减少工时;4、 拟采取的研究方法、步骤研究方法:理论设计和模型实验设计。步骤:(1) 绘制产品零件图,了解零件的结构特点和技术要求;(2) 根据生产类型和企业的生产条件,对零件进行结构分析和工艺分析;(3)确定毛坯的种类及制造方法;(4)拟定零件的机械加工工艺过程,选择各工序的加工设备,确定各工序的加工余量和工序尺寸,计算各工序的切削用量和时间定额,并进行技术经济分析;(5)要具有足够的疲劳强度,进行强度校核;(6)设计特定工序的专用夹具,绘制装配总图和主要零件图。(7)撰写设计说明书。5、 拟使用的主要仪器设备 铣床、铣刀、镗床、镗刀、钻床、钻头、铰刀、游标卡尺、塞规、百分表、乳化液等。4. 参考文献1邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程第二版M.北京:机械工业出版社,2013.2胡忠举.机械制造技术基础第2版M.长沙:中南大学出版社,2011.3赵如福.金属机械加工工艺设计手册M.上海:上海科学技术出版社,2009.4关慧贞.机械制造装备设计第3版M.北京:机械工业出版社,2014.5王丹.机械加工夹具及选用M.北京:化学工业出版社,2009.6李昌年.机床夹具设计与制造M.北京:机械工业出版社,2007.7李名望.机床夹具选用简明手册M.北京:化学工业出版社,2012.8机械制图第六版M.北京:高等教育出版社,2007.9刘小年.AutoCAD计算机绘图基础M.长沙:湖南大学出版社,2010.10姜玲莲.Pro/E Wildfire 5产品设计及制图M.北京:清华大学出版社, 2011.11李必文.机械精度设计与检测(互换性与技术测量)第二版M.长沙:中南大学出版社,2012.注:1、 开题报告是本科生毕业设计(论文)的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计(论文) 任务书的要求和文献调研结果,在开始撰写论文之前写出开题报告。2、参考文献按下列格式(A为期刊,B为专著)书写:A:序号作者(外文姓前名后,名缩写,不加缩写点,3人以上作者只写前3人,后用“等” 代替。).题名.期刊名(外文可缩写,不加缩写点).年份.卷号(期号).起止页码.B:序号作者.书名.版次(初版不写).出版地:出版单位,出版时间:页码.3、表中各项可加附页。3湖 南 科 技 大 学 毕业设计(论文)题目托架零件加工工艺及夹具设计作者 邓 可学院 机电工程学院专业 机械设计制造及其自动化学号 1103010311指导教师 伍俏平二一五年五月二十二日湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)任务书 机电工程 学院 机械设计制造及其自动化 教研室教研室主任: (签名) 2015 年 3 月 9 日学生姓名: 邓可 学号: 1103010311 专业: 机械设计制造及其自动化 1.设计(论文)题目及专题: 托架零件加工工艺及夹具设计 2.学生设计(论文)时间:自 2015 年 3 月 9日开始至 2015 年 5 月 22日止3.设计(论文)所用资源和参考资料:零件图一张;已搜集的相关资料:相关教材及设计、工艺手册。4.设计(论文)应完成的主要内容:零件结构特征的分析;零件毛坯图的设计;机械加工工艺过程卡片的设计;机械加工工序卡片(一套)的设计;夹具装配图的设计、相关零件图的绘制;本设计的优缺点分析;编写设计说明书。5.提交设计(论文)形式(设计说明书与图纸或论文等)及要求:零件毛坯图(A2图纸)一张;设计说明书一份(不少于35页)及工艺过程卡片和工序卡片一套;夹具装配图两套,相关零件图若干(图纸量:折合A0图至少2.5张);翻译一篇(英译中,不少于3000字)。6.发题时间: 2015 年 1 月 10 日指导教师: (签名)学 生: (签名) 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)指导人评语主要对学生毕业设计(论文)的工作态度,研究内容与方法,工作量,文献应用,创新性,实用性,科学性,文本(图纸)规范程度,存在的不足等进行综合评价指导人: (签名)年 月 日 指导人评定成绩: 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)评阅人评语主要对学生毕业设计(论文)的文本格式、图纸规范程度,工作量,研究内容与方法,实用性与科学性,结论和存在的不足等进行综合评价评阅人: (签名)年 月 日 评阅人评定成绩: 湖 南 科 技 大 学毕业设计(论文)答辩记录日期: 学生: 学号: 班级: 题目: 提交毕业设计(论文)答辩委员会下列材料:1 设计(论文)说明书共页2 设计(论文)图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计(论文)答辩委员会评语:主要对学生毕业设计(论文)的研究思路,设计(论文)质量,文本图纸规范程度和对设计(论文)的介绍,回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任: (签名)委员: (签名)(签名)(签名)(签名) 答辩成绩: 总评成绩: 摘 要 本设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合等多方面的知识。 托架零件加工工艺及夹具设计包括零件的工艺设计、工序设计以及夹具设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量。通过分析产品尺寸和相关技术要求,查阅托架类零件相关资料,结合生产批量要求、零件的工艺结构要素、制造经济性、可行性等多方面因素,最终安排了14道工序来完成托架的加工,其中包括各道工序的加工方法,机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择,基准面的选取,定位和夹紧方案的拟定。然后进行夹具设计,主要就钻10.1孔这个工序进行了夹具方案的分析,计算和最终敲定,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并用一张装配图和夹具零件图来表达设计出的夹具方案。 工艺规程是指导生产的重要技术文件,实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行。制定工艺规程应在一定的生产条件下,以最少的劳动量和最低的生产成本,在规定的时间内,可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。关键字:工艺路线;切削用量;夹具设计;量具;刀具;定位;夹紧;误差AbstractThis design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and other aspects of the knowledge. Bracket parts process technology and fixture design are three parts, including process design, process design and fixture design.Intheprocessofdesignshouldfirstofallpartstoanalyze,understandpartsoftheprocessandchoosethegoodparts machiningdatum,designstheprocessroutesoftheparts;thenthe parts ofeach stepprocessdimensioncalculation,thekeyistodeterminetheprocessequipmentandcuttingdosageofeachworkingprocedure.I carefully analyze the product size and related technical requirements, look into related materials of bracket parts, combine the requirement of production quantity and elements of part technology, including production economics and feasibilities. Finally, I arranged 14 processes to finish processing the bracket, including processing methods of every process, choosing of machine tool, cutting tool, clamp, auxiliary tool and measuring tool, choosing of base level, and drawing up of plans of position and clamping.thendesignafixture,I mainly analyze, calculate and finalize the clamp plan of 10.1 technology,fixtureforthevariouscomponentsofthedesign,suchasthe connectingpartpositioningdevice,clampingdevice,clampandthemachinetoolandothercomponents;thepositioningerrorgeneratedwhen calculatefixturepositioning,analysisoftherationalityanddeficiencyoffixturestructure,and express the designed plan by using an assembly drawing and an detain drawing of clamp. Therulesofthecraftistheimportanttechniquewhichguidetheproducedocument,theactualproductionmustruleaccordingtothecraftgagedistanceofprocessthemethodandprocesstheinproperorderprogress.Thepartsthatestablishmentcraftgagedistanceisattherequestofundercertainlyoftheproductioncondition,withatleastoflaborquantistyandminimumproductioncost,intheprescriptivetheinsideofterm,processtomatchdrawingandtechniquesdependablely.Keywords:process route;cutting dosage;fixture designing;gauge;tool;positioning;clamping;error.
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