连接座体的机械加工工艺设计及夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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开 题 报 告设计(论文)题目:连接座体的机械加工工艺设计及夹具设计 学生姓名: 学 号: 专 业: 所在学院: 指导教师: 职 称: 20xx年 2月 27日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的框架成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告(文献综述)字体请按宋体、小四号书写,行间距1.5倍。毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写不少于1000字左右的文献综述: 在机械加工制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。 1.研究意义 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相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性,夹具有不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。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,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,经济使用才有推广的价值。 2.国内外相关研究情况 近几十年来, 夹具的基本组成部分虽无明显变化, 但对夹具设计的要求却不断提高。机械加工中的工装水平往往代表一个国家的工艺水平。据统计, 在大型工业企业中, 采用的工装很多, 有的甚至多达上万种。一般生产一辆轿车大约需4000 件, 夹具及紧固件7500 件。设计每套夹具需12 小时, 制造需58 小时。这仅是一个平均数字。对于单个夹具的设计与制造, 以及中小企业的生产, 需要的时间则更长。夹具在新产品研制过程中, 对缩短研制周期起着重要作用。根据我国机械工业的现有水平, 生产准备周期一般要占整个研制周期的5070%, 而工艺装备的设计装备周期又占生产装备周期的5070%, 其中工艺装备准备周期中有7080%的时间用于夹具的设计与制造。在现代制造企业中, 夹具已成为保证产品质量, 实行全面质量管理的重要手段, 利用加工中心、坐标测量机可使零件的装卸、检测、刀具的更换自动化, 夹具及装夹已成为制造系统发展的关键。夹具的标准化、自动高效化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势, 也是实现产品更新换代和老产品改造的需要。 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。 在高精方面,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5m,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm【10】。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为0.03mm;精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内;夹具重复安装的定位精度高达5m;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。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。 在高效方面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12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3R夹具仅用1分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)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。 参考文献: 1凌二虎 徐浩主编.车削加工禁忌实例.机械工业出版社 2叶伟昌 主编.机械工程及自动化简明设计手册.机械工业出版社 3胡凤兰 主编.互换性与技术测量基础.高等教育出版社 4谢正义 朱强 徐春林 主编 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0完全自学手册.中国电力出版社 5刘小年 郭克希 主编 机械制图.机械工业出版社 6高伟 李军英 主编 实用数控加工手册.人民邮电出版社 7陈宏钧 主编 机械加工工艺装备设计员手册.机械工业出版社 8(日)大西清 主编 机械设计制图手册.科学出版社 9黄继昌 徐巧鱼 张海贵主编 实用机构图册.机械工业出版社 10李体仁 孙建功 主编 数控手工编程技术及实例详解.化学工业出版社 11明兴祖 熊显文 主编 数控加工技术.化学工业出版社 12王先逵:计算机辅助制造清华大学出版社,1999年 13叶邦彦 陈统坚:机械工程英语(第二版) 机械工业出版社 14 吴拓:机械制造工艺与机床夹具课程设计指导机械工业出版社 15 徐嘉元, 曾家驹:机械制造工艺学机械工业出版社 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 主要研究问题: 1.设计内容: 制订年产150OO 台连接座零件加工工艺设计 2.设计加工中的夹具解决途径: 1.首先对零件的形状和工艺分析,设计出零件的毛坯图并确定毛坯的尺寸和公差。进而通过对定位基准的选择、表面加工方法的选择、加工阶段的划分、工序程序的安排最终制定一套加工工艺路线。 2.首先确定工件的定位方式,并设计定位装置,然后确定刀具的引导方法,并设计引导元件和对刀装置。确定夹紧方案,之后设计整个夹具,最后将设计完成的夹具用autoCAD绘制出来。 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 指导教师意见:1对“文献综述”的评语:查阅了一定量的专业文献,对所设计课题相关的历史、发展以及相关的专业内容有了一定的了解,对完成设计课题具有一定帮助。后期还可以增加阅读文献的数量,进一步提高自己该领域的认识。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:课题的深度、广度及工作量适中,应可按期完成设计任务。 3.是否同意开题: 同意 不同意 指导教师: 20xx 年 03 月 07 日所在专业审查意见:同意 负责人: 20xx年 03 月 08 日压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 摘 要 车床,是机械制造行业中一个特别重要的组成部分。本次毕业设计中,我需要设计的是一个连座体,设计出加工工艺还有相关的夹具的设计。这次的毕业设计对我有着很大的影响,让我在机械加工工艺方面还有夹具的设计方面有很大的提升。本次论文主要是设计钻床夹具,这个钻床是用来钻直径为7的孔。第一步,我们分析零件形状还有工艺,确定毛坯的尺寸和公差,并且将毛坯图设计出来。然后将定位基准选定、确定一下表面加工的方法,将加工的步骤规划出来。然后,要把加工工艺写出来。从工序中看出选择什么刀具、夹具和量具。关键词:连接座;零件分析;工序设计;专用夹具设计I压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 Abstract Lathes, is a particularly important part of the machine manufacturing industry. In this graduation project, I need to design a connecting block, the design of the processing technology and related to the design of the fixture. This graduation project has a great impact on me, so I have a lot of mechanical processing technology and fixture design. This thesis is the design of drilling jig, the drill is used to drill holes with diameter of 7. The first step, we analyze the shape of the parts as well as process, to determine the size and tolerance of the blank, and blank design out. The positioning reference is selected, the method of surface processing is determined, and the processing steps are planned. And then, to write out the processing technology. Choose what tools, fixtures and measuring tools to choose from.Key words:Connecting seat; part analysis; working procedure design; special fixture designVII 目 录摘要IVAbstractV第一章 绪论1 1.1研究背景1 1.2研究意义及国内外发展情况1 1.3本设计主要内容2 1.4论文的组织结构2第二章 零件的分析3 2.1零件的形状3 2.2零件的工艺分析5第三章 毛坯设计7 3.1毛坯的选择7 3.2毛坯尺寸和公差7 3.2.1确定毛坯尺寸8 3.2.2确定毛坯尺寸公差8 3.3设计毛坯图8第四章 制定加工工艺路线9 4.1拟定比较两种工艺路线9 4.2拟定工艺过程11第五章 工序设计13 5.1机床的选择13 5.2工艺装备的选择135.2.1刀具的选择135.2.2夹具的选择135.2.3量具的选择14 5.3确定机械加工余量145.3.1确定加工余量的方法14 5.3.2影响加工余量的因素145.3.3确定加工余量155.4工序尺寸及公差的确定165.5切削用量的选择16第六章 基本时间的确定216.1时间定额的定义216.2时间定额的组成216.3工时定额的计算22第七章 夹具设计23 7.1 钻床夹具设计23 7.1.1 定位元件的选择24 7.1.2夹紧元件的选择26 7.1.3切削力及夹紧力的计算28第八章 结论298.1总结298.2体会29参考文献30致 谢31IX 第一章 绪论 第一章 绪论1.1研究背景 21世纪以来,传统的机械设计制造行业已经落伍,现在已经进入了一个现代化的加工制造时代。近几年的我国经济快速的发展,机械已经成为了各行各业的基础,在国防等方面用处极大。所以,发展机械制造业迫在眉睫。同时,机床又是机械制造的基础。机床的性能等方面都有很大的提升空间。同时,领先的机床和正确的机械加工工艺是减少了加工的成本和提升生产的效率的关键部分。所以,我们需要更加仔细的研究它。我们的专业是机械设计制造及其自动,这个专业学了许多的东西。毕业设计需要集专业课、基础课知识于一体,是在我们学完机械设计基础,机械装配设计,CAD,还有力学原理的基础课程的基础上,对我们的综合能力的一次考察。基础联合实际,让我们综合的设计一个东西,为我们以后步入职场有很大的帮助。目前,机械制造技术的相当发达,成为了我国经济与科技实力的证明,是我国综合实力的体现。经过我国的持续发展,我国的机械制造的发达程度已经不再落后太多,在一些特点的方面,我国都已经处于了领先地步。1.2研究意义及国内外发展情况 切削加工以及磨削加工在过去很长的时间里是主要的机械加工工艺。但是科学技术的不断进步,出现了很多的材料无法用传统的切削和磨削来加工,因为有些材料的硬度极高。还有一个方面,精度的等级越来越高,很多的零件对加工精度的要求是越来越高,一般的切削磨削不可能达到那么高的精度。随着刀具材料的改革,开发出了更加多的新的刀具的材料,机床的静态还有动态以及高速的运转,使切削和磨削的速度越来越快,减少了加工时间。自动化的发展是机械发展的一个非常重要的阶段,自动化代表着生产高效以及机械水平的提升。数控加工的发展,伴随着计算机辅助的功能,尤其是柔性制造系统(FMS)的发明,极大的提高了生产的效率,同时还让生产的成本极大的降低。除此以外,在产品的质量上面也是质的飞越,很多原来不可能达到的精度变为了现实。自动化是真正意义上的改善了劳动条件。日前,人们都在大力的研究开发CIMS。这种计算机集成制造系统由多级计算机全自动控制组成的系统。这是工厂自动化发展的方向。1.3本设计主要内容(1)画连接座零件图,直观图(2)设计连接座零件工艺规程(3)设计连接座零件的加工工艺卡(4)设计零件加工过程中需要的专用夹具1.4论文的组织结构本论文的组织结构如下:第一章:零件的分析。第二章:毛坯设计。第三章:机械加工工艺过程设计。第四章:工序设计。第五章:基本时间的确定。第六章:夹具设计。3 第二章 零件的分析第二章 零件的分析2.1零件的形状图2.1 连接座的三维图 上图所示零件图是我所选的零件。图中所示的是一个回转体结构的图纸,机构并不是很复杂。下图是零件具体的尺寸还有公差.金陵科技学院学士学学位论文 第二章 零件的分析图2.2 连接座零件图2.2零件的工艺分析 零件图告诉我,这个零件的材料是灰铸铁HT200,具有很好的强度,耐磨性也很不错,这种材料通常在零件需要能够承受较的大应力时用,还有要求较好的耐磨性的时候用。 由图可以看出,需要我们加工两组加工表面,而且还要注意他们的位置的要求。要求分别序述如下:(1) 加工左端面的表面: 左端的加工表面包含:左端的面,外圆125,内孔100,角需要倒,7钻通孔,钻孔以及攻丝。左端加工表面粗糙的加工需要达到6.3的要求,100内圆孔粗糙的要求需要达到2.5的要求。不需要很高的需求,先是粗车后面在半精车就能够到达需要的精度。钻工的精度没有要求,所以达到要求只要一步工序,扩孔、铰孔等工序没有必要。(2) 加工右端面的表面: 右端面的加工表面包括:右端面;外圆121h7,Ra3.2、Ra6.3的粗糙度;外径50的小凸台的内径为40,要求是达到3.2的粗糙度,而且须要倒角;32的小凹槽的粗糙要求为Ra25;钻一个17.5中间孔,钻通孔7。这个工序需求也不高,先是粗车后在半精车就能够到达要的精度。孔17.5和孔40或者内圆可以在车床上做镗工。 其具体过程如下表: 表2.1 加工流程 13 第三章 毛坯设计第三章 毛坯设计3.1毛坯的选择毛坯选择时应考虑的因素:(1) 毛坯的类别由零件材料的工艺属性和力学机能所决定。 (2) 零件的结构形状与外形尺寸(3) 生产纲领的大小(4) 现有生产条件(5) 充分利用新工艺、新材料 零件的现实作用的关键因素是选择毛坯种类。制造毛坯的方法主要有:1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。零件可以由不同的材料,相应的选择不同的铸件和型料。从节约经济的角度,如果用型材中的棒料,会造成太大的加工余量,造成了材料的荒废,同时肯定会造成刀具和能源的损耗。该零件材料为灰铸铁,由于耐磨性要求要高点,所以用铸铁铸造。根据设计需要Q=15000件/年,n=1件/台;联合实际生产的情况,取10%和 取1%放进下面的公式得到如下: N=Qn(1+)=16650件/年(为备品率,为废品率)3.2毛坯尺寸和公差(1) 求最大轮廓尺寸 最大的轮廓尺寸可以从图中的数据计算出来,142mm的最大直径,69mm的高。(2)选择铸件公差等级查看手册可得,该材料是灰铸铁,所以在811公差级中选择,这里取11级。(3)求铸件尺寸公差公差带应对称分布相对于基本的尺寸。(4)机械加工余量等级查看手册可得,因为材料为灰铸铁HT200所以加工等级为E-G余量级,这里选择F级。3.2.1确定毛坯尺寸查阅资料以后,我们得知,加工的表面粗糙度大于等于1.6的面可以用加工的余量。因为Ra1.6 ,所以需要要适量的加大余量。尺寸见下表3.1。由这个零件,加工表面粗糙度大于等于1.6 ,所以在表面的毛坯的尺寸需要将 第三章 毛坯设计两个量相加。(因为只要粗加工一些表面,所以可以取查得数中比较小的值)生产的方式为大批,所以制造毛坯的方式为两箱沙型。还需要消除残余应力,所以需要时效处理在铸造后。3.2.2确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸的公差是查阅了相关的表格所得知的,按照铸件的质量、铸件的材质的系数、复杂系数查得,尺寸所允许的偏差如下:毛坯尺寸允许公差/mm表3.1 尺寸公差铸件尺寸偏差参考资料1421.3机械制造工艺设计手册831.33.3设计毛坯图(1)确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。(2)确定分型面 由于毛坯形状前后对称,且最大截面在中截面,为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。(3)毛坯的热处理方式 为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后要做时效处理。 图3.1毛坯图 第四章 制定加工工艺路线 第四章 制定加工工艺路线4.1拟定比较两种工艺路线(1)工艺路线一:工序一:1. 粗车右端面2. 车外圆1213. 车右台阶面4. 车外圆1305. 车端面6. 粗镗40工序二:1. 粗车大端面2. 粗镗100H73. 车台阶面4. 车外圆125工序三:1. 半精镗402. 半精车外圆1213. 半精车右台阶面4. 半精车外圆1305. 半精车端面6. 半精车右端面工序四:1. 半精车大端面2. 半精车100H73. 半精车右台阶面4. 半精车外圆125工序五:1. 精车右端面 第四章 制定加工工艺路线2. 精车外圆1213. 精镗404. 精车外圆1305. 精车端面6. 精车右台阶面工序六1. 精车大端面2. 精车100H73. 精车右台阶面4. 精车外圆125工序七精铣B面工序八粗铣100面工序九精铣100面工序十1. 钻孔到102. 扩钻到163. 扩孔到17.4工序十一精镗孔至17.5工序十二在6个工位上钻孔7工序十三1. 在4个工位上钻孔4.52. 攻螺纹4M5(2)工艺路线二:工序一1. 粗车右端面至782. 粗车外圆12553. 钻通孔164. 粗镗内孔34295. 粗车小凸台端面至20工序二1. 粗车右端面至712. 粗车外圆12893. 粗车内孔986.8工序三1. 半精车端面到702. 半精车外圆121.453. 法精镗内孔39.6274. 半精镗内孔32285. 半精镗内孔到17.56. 半精车小凸台端面到16工序四1. 半精车右端面到692. 半精车外圆125.4长93. 半精镗内孔199.6长7工序五1. 钻通孔372. 工序六3. 钻通孔674. 钻孔44.134深125. 攻螺纹4-M5深10(3)工艺路线比较:上面的两种加工路线, 对比之下,第一条做得非常精致,先是粗车,后面精车,做的非常的仔细。道道工序都计划的精细,但是步骤繁琐;相比第一道,第二道工序比较的简单容易,在精度上能够符合需要,因为对零件的加工精度需求不是很高,所以半精车就可以到达目需要的精度。4.2拟定工艺过程工艺过程如下表: 工序号工序内容简要说明01沙型铸造02人工处理消除内应力03涂漆防止生锈04粗车右端面至78粗车外圆1255钻通孔16粗镗内孔3429粗车小凸台端面至2005粗车右端面至71粗车外圆1289粗车内孔986.806半精车端面保70半精车外圆121.4507半精车右端面到69半精车外圆125.4长9半精镗内孔199.6长708钻通孔37钻通孔67钻孔44.134深12攻螺纹4-M5深1009去毛刺钳工10检验,入库 表4.1 第五章 工序设计第五章 工序设计5.1机床的选择 在本次设计中,加工设备应该是用专用机床,少部分的地方用通用机床辅助,因为要求是大批的生产。使用的夹具也是用专用的夹具,当然工件的装卸和传送等的传递工作是人工完成。我们选择普通的机床,普通机床足够达到我们的精度要求。因此我们选用最常用的机床:车床用CA6140,钻床用Z5125A。机床选择应注意:(1)机床精度与工件精度相适应;(2)需要看工件的各方面形状还有尺寸,从而决定机床的规格;(3)零件的生产的类型需要和机床的效率相匹配。5.2工艺装备的选择5.2.1刀具的选择 优先采用标准刀具。有些情况还需要用到高效率的特种刀具,还有复合刀具以及多个刀刃的刀具。由零件的加工要求来决定刀具的精度和类型。 在选用铣刀,钻头,扩孔钻、铰刀、锪钻等刀具的时候,我们需要选择非常硬的合金材料的刀具,具体见工序卡。5.2.2夹具的选择 在专用夹具选择方面,我们需要遵循一个原则,小批量的生产应该选择通用型的夹具搭配组合型的夹具。在生产量非常大的时候,为了快的加工速度,我们要选择专用的夹具。 每道工序有着不同的要求,所以在选择的时候要视情况而定,是选择设计的专用型夹具还是选择通用型三爪自定心盘夹具。在本套工序中,除了钻37的通孔外,其余都可以用通用夹具,或者直接镗孔。专用夹具设计见第七章。5.2.3量具的选择 在小批量的单个产品生产的时候我们一般采用的通用型量具,然后在大规模的生产的时候需要使用有高效率的专业型量具和测量仪用来检测。在精度方面,两者的精度必须适合。 根据零件的特点,选用内径千分尺、外径千分尺、游标卡尺、角度尺、塞规、螺纹塞规等。5.3确定机械加工余量5.3.1确定加工余量的方法(1)查表法这个方法是在生产实际中还有相关的资料中所了解到的关于余量加工的数据资料,用这些数据来确定所需加工的余量。我们应用这个方法最多了。(2)经验估计法本法是根据实际经验确定加工余量。通常,因为是经验估计,所以余量有的时候会偏小,所以在使用这个方法的时候,余量都要适当的取大些。此法常用于单件小批生产中。(3)分析计算法以上面的余量公式结合参考资料上的数据实验资料,通过对加工的过程中各个项进行综合的分析,计算出来的加工余量方法是分析计算法,这个方法很科学,而且很准确合理。但是我们充分的真实的资料作为分析依据。5.3.2影响加工余量的因素(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2a。在这个工序中,上面工序留下来的粗糙度为H1a的表面需要切掉。并将留在表面的H2a切掉。(2)上工序的尺寸公差Ta在加工的过程中,在表面上面有着很多的差异,像平面度等的误差,但是这样的误差总共不会过上面的尺寸的公差Ta。因此我们在计算的时候,需要将Ta加入这个工序的余量加工。(3)上工序的形位误差a a表示行位误差,这个行位误差不是Ta控制的。所以,a也是需要加进去计算的。(4)本工序加工时的装夹误差b有两种误差会在装夹中出现,一种是定位还有一个是夹紧,这两个误差让工件在位置上面有变化,因此装夹的时候的误差对加工余量的影响也要研究。5.3.3确定加工余量所说的加工的余量是在加工的时候,需要切掉的金属层的厚度。包含两种,一种是每道工序留下的,还有一种是总共的。总的余量是说产品从一开始到最终所需要切掉的总共的金属厚度,这个过程是指的是加工的全过程。所以,零件图和毛坯的尺寸是不一样的。从两个余量的定义可以看出,一个表面的总共的加工余量是这个表面的每个工序余量相加。即式中:加工总余量; 第i道工序的工序余量 n该表面的加工工序数。最大,最小还有公称余量组成了加工余量。公称余量就是指如果两个工序相连,他们的工序的尺寸为基本的尺寸所得到的余量。工序的尺寸公差影响这个最大,最小的余量。在加工外表面时,Zbmin=amin-bminZbmax=amax-bmaxTzb=Zbmax-Zbmin= Ta =Tb式中: Zbmin,Zbmax 分别为最小、最大工序余量;amin,amax分别为上工序的最小、最大工序尺寸;bmin,bmax分别为本工序的最小、最大上序尺寸;Tzb余量公差(工序余量变化范围);Ta, Tb分别为上工序与本工序的工序尺寸的公差 在加工内表面时,Zbmin=bmin-amaxZbmax=bmax-aminTzb=Zbmax-Zbmin=Ta=Tb按照铸件的质量、在表面零件粗糙度还有形状的复杂程度,所以我们铸件的表面单边余量就取7mm。5.4工序尺寸及公差的确定 由于工序尺寸是零件在加工时各工序应保证的加工尺寸,因此,正确地确定工序尺寸及其公差是工序设计的一项重要工作。 工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、巳确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。工序尺寸公差则按各工序加工方法的经济精度选定。工序尺寸及偏差标注在各工序的工序简图上,作为加工和检验的依据。对于各工序的定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工,其工序尺寸的计算比较简单,此时只要根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工余量、各工序所能达到的精度,由最后一道工序开始依次向前推算,直至毛坯为止,即可确定各工序尺寸及公差。工序基准或定位基准与设计基准不重合时,或在加工过程中工序基准多次转换时,或工序尺寸尚需从待加工的表面标注时,工序尺寸及公差的计算比较复杂,需用工艺尺寸链来进行分析计算。5.5切削用量的选择在加工的时候,质量和效率都会受到这个带来的很大的影响。在车削的过程中,切削速率是指工件在加工表面最大直径的地方的线速率,用v(米/分)作为单位。其计算公式: v=dn/1000(m/min) 式中:d工件待加工表面的直径(mm) n车床主轴每分钟的转速(r/min) 进给量是指每次工件旋转了一周了,然后车刀需要位移的距离。但是为毫米/每转。切削深度就是说加工的时候去掉的那层金属的厚度,用毫米作为单位。 由于加工的质量要得到保证和生产率需要提高,所以在零件的加工过程中应该分阶段进行,一般的粗车到精车的过程可以加工中等的精度要求的零件。我们用粗车来使毛坯快速的去除绝大多数的加工的余量,让工件可以尽快的变成相似的形状和尺寸。粗车的目的是我了提高生产的效率,切削的深度需要加大,这样可以更加的提高的生产效率,然后进给量也要加大,但是在切削速度的选择上面,我们要选择中等的或者偏下的速度。ap(切削深度)=0.81.5mm,f(进给量)=0.20.3mm/r,v(切削速度)取3050m/min(切钢)。 铸件和锻件的毛坯表面是有硬皮的,所以在粗车的过程中,我们需要保护好刀具头,在第一次切的时候,要注意深度大于硬皮的厚度才行,显示车端面或者是倒角。有些工件夹持长度比较的短的时候或者是工件的平面是不平整的,我们选择的切削量不能够太大。在粗车的时候,留出0.51毫米,为了后面的精车需要做为余量。在这之后,精度变成IT14-IT11,Ra是12.56.3m。 我们在加工过程中需要精车,是为了让零件的尺寸的精度还有表面的粗糙度满足要求,生产的效率应该越快越好。一般情况下,精车达到IT8IT7的精度,对于表面的粗糙度能够达到3.20.8m,因此我们主要提高加工的质量。切削的时候,我们应该选择ap=0.10.3mm,还有f为0.050.2mm/r,速度方面应该取大一点。 精车还有一方面的要求就是满足加工的表面粗糙度。降低Ra的数值方法主要有以下几点。 (1)合理选用切削用量。切削的深度ap还有f(进给量)应该用小点的值,这样可以尽量将残留的面积缩小,Ra的数值也将变小。 (2)需要合理的将副偏角Kr变小,还有一种在刀头上弄一个小的圆弧状,将残留的面积变小,这样会将Ra变小。 (3)需要合理的将前角0变大,用更加锋利的刀刃。 (4)合理的使用切削液,也有助于减少加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油;确定切削用量:1. 车右端面 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.8mm/r 根据参考文献(15)可得切削速度v=53m/min,所以 N=1000v/d=1000*53/*110=153r/min 可取n=160r/min故实际速度为 V=nd/1000=*110*160/1000=54r/min2.粗车小凸台 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.50mm/r 根据参考文献(15)可得切削速度v=68m/min,所以 N=1000v/d=1000*68/*110=445r/min 可取n=450r/min故实际速度为 V=nd/1000=*110*450/1000=70r/min3.钻通孔 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.60mm/r 根据参考文献(15)可得切削速度v=18m/min,所以 N=1000v/d=400r/min 可取n=400r/min故实际速度为 V=nd/1000=18r/min4. 粗镗内孔 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.197mm/r 根据参考文献(15)可得切削速度v=57m/min,所以 N=1000v/d=498r/min 可取n=500r/min故实际速度为 V=nd/1000=60r/min5.半精车左端面端面及外圆 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.3mm/r 机床主轴转速,取n=250r/min,其切削速度为100r/min6. 半精车左端内孔 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.3mm/r 机床主轴转速,取n=200r/min,其切削速度为60r/min 7.半精车右端面及外圆 进给量f(mm/r):查阅参考文献(10)可得f=0.3mm/r 机床主轴转速,取n=250r/min,其切削速度为100r/min 表5.1工步号工步内容主轴转速(r/min)切削深度(m/min)进给量(mm/r)进给深度(mm)1粗车右端面至786601200.450.92粗车外圆125x56601430.450.93钻通孔161000450.483.54粗镗内孔34x29510550.30.95粗车小凸台断面至206601200.450.96粗车右端面至716601200.450.97粗车外圆128x96601430.450.98粗车内孔98x6.8510550.37.39半精车端面保706601200.450.910半精车外圆121.456601430.450.911法精镗内孔39.627510550.30.912半精镗内孔3228510510.30.913半精镗内孔保17.5510260.30.914半精车小凸台端面保166601200.450.915半精车右端面至696601200.450.916半精车外圆125.4长96601430.450.917半精镗内孔99.6长7510550.30.918钻通孔371000450.483.519钻通孔6x7100017.10.222.520钻孔4x4.134深1296020.20.13.3521攻螺纹4-M5深101954.91.2522去毛刺32 第六章 基本时间确定 第六章 基本时间的确定6.1时间定额的定义这个名词的意思就是指一个产品或者是一道工序在指定的条件下所需要的时间。适合的时间的定额可以提高生产的效率,工人提升了生产的技术。生产的计划和计算成本需要就是根据时间定额来的。假如一个新厂,需要算出人数还有各种安排都需要以时间定额为主要依据,这是一个很重要的方面。6.2时间定额的组成(1)基本时间Tj对材料的表面形状还有大小,以及一些基本的操作加工所需要的时间叫做基本时间。 (2)辅助时间Tf 每道工序种,有很多时间是用来辅助完成加工的,比如装卸工件等等,我们将这些时间称为是辅助时间。 (3)工作地点服务时间Tfw 工作提点服务时间就是为了让操作顺利进行,有工人在现场进行照看,比如调整下刀具,擦机油等所需要花的时间一般是操作时间的a(27),这里操作时间由基本的时间还有辅助时间相加。(4)休息与自然需要时间Tx人不能够持续工作,总是会要休息来让精力更加的充沛,所以工人休息的时间叫做休息与自然需要时间。它也按操作时间的(2)来计算。 所有上述时间的总和称为单件时间TdTd=Tj+Tf+Tfw+Tx=(Tj+Tf)(1+)(5)准备终结时间Tzz 当我们需要作出一批零件的时候,我们会计算一个时间是准备开始和准备终结时间。开头总是会有点困难,所以在前期准备工作肯定需要做好。然后在后期结束的时候,要有一个好的结尾。比如归还加工工艺装备还有成品的检测等等。但是对于一批零件,这个时间只需要一次。当批量数越大,那么到每一个工件上的时间自然就会变小。因此成批生产时的单件时间定额为 Td=(Tj+Tf)(1+)+6.3工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额其中:是指单件时间定额 是指基本时间(机动时间),通过计算求得 是指辅助时间,一般取(1520)%;与和称为作业时间 是指布置工作时间,一般按作业时间的(27)%估算 是指休息及生理需要时间,一般按作业时间(24)%估算 是准备与终结时间,大量生产时,准备与终结时间忽略不计 N是指一批零件的个数 表6.1工步号工步内容工时定额1粗车右端面至78112粗车外圆125x5103钻通孔16124粗镗内孔34x29195粗车小凸台断面至20116粗车右端面至71157粗车外圆128x998粗车内孔98x6.8399半精车端面保702110半精车外圆121.451911法精镗内孔39.6273612半精镗内孔32283013半精镗内孔保17.51014半精车小凸台端面保16715半精车右端面至69616半精车外圆125.4长9917半精镗内孔99.6长73618钻通孔37 7219钻通孔6x77220钻孔4x4.134深1211621攻螺纹4-M5深103022去毛刺 10 第七章 夹具设计 第七章 夹具设计7.1 钻床夹具设计我们设计的课题是连接座的钻床的夹具。这个夹具是专用夹具的设计。专用夹具是为了让加工的效率更加的高,让工人加工的更加方便快捷。在质量方面,能够变的更加好。老师给我的任务是设计钻37的孔。所以我们设计的时候需要考虑到孔的直径等问题。这个夹具使用的是立式的钻床Z525,所使用的刀具是麻花钻。 设计出的专用的夹具有能够提高生产的高,能够让定位更加的精确,还有工人在使用的时候更加的便捷,在装夹的速度上面有很大的提升。但是同时也有不少的缺点,比如设计制造的周期可能会长点,还有在成本上面会更加的大,专用的夹具可能只适应这一种零件,所以在加工其他零件的时候就不可以用,适用性能较差等等。在设计钻这个37的孔的专用夹具设计时,因为需要钻3个孔,我们采用的是一个圆盘,用轴承让圆盘可以旋转,然后来实现在一个工件加工的时候能够通过旋转方便的钻出三个孔。 图7.1 轴承 图7.2 销轴7.1.1 定位元件7.1.1.1定位分析 我们这次设计中需要选用内表面和端面做定位的基准,因为我们要尽力的减少误差。从上面的零件图可以看出,我们要用一个平面又或中间的圆孔用来定位就行。7.1.1.2定位原理在零件加工时,对定位提出了很多的要求,而且必须要满足。想让刀具与机床的相对位置正确,我们必须用夹具来实现这个要求。要求如下:1.刀具想对于机床占有正确的加工位置。2.夹具在机床上有正确的位置。3.刀具相对于夹具有正确的位置。工件在夹具中的定位,应该要有一个非常准确的位置。因此得设计定位来限制他的活动。他在没有被定位的前面,他可以看做成是一个自由活动的钢体。该运动的所有坐标显示在直角坐标系中全部都是有六个自由度的,X、Y和Z是他们的直角坐标。他不被限制自由度,他的位置就是不明确的。这样的工件没有办法加工。因此,如果要让工件有个正确的位置,然后就要对表面精度的自由度有限制才行。工件都会有六个自由度,如果都有的话,那么这个工件位置就是非常确定的。换言之,一个工件最多久只有六个自由度的。所以在加工过程中,我们就需要用定位元件来限制工件的自由度。7.1.1.3定位元件的分析:定位板是我们用来限制自由度的。这个零件相对的有点特殊,所以要加上定位板。他可以限制住X,Y的方向上的工件旋转和移动的方向,这样设计才可以限制住。我们这个零件,在定位方面,这个步骤没有给出具体的要求,所以要求不高,算是自由公差。结合生产规模不是很大的情况。我们要简单的考虑。此次设计的专用夹具主要是钻37孔,工艺上的需求低,所以,加快加工速率和降低劳动的成本是主要考虑问题。在选择钻头的材料的时候,要考虑到一个速度的问题,生产的速度需要得到保证,所以我们用高速钢来钻3个孔。 图7.3 定位板 图7.4 7.1.2夹紧元件的选择这个夹具里,不能够让工件在加工的时候出现震颤和旋转的情况,所以要用压板来压紧。 图7.5 夹紧元件 7.1.3切削力及夹紧力的计算刀具:高速钢麻花钻头,尺寸为7 则轴向力:见参考文献15表28.4F=Cdfk 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1;则 F=KF=1.51.11.11.12123=4329N气缸选用。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆。N=4416N NF钻削时 T=17.34 Nm切向方向所受力: F=T/L=267N取f=0.1 F=44160.1=441.6(N)F F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 第八章 结论第八章 结论8.1总结 本次毕业设计我学到了很多。设计的是连接座零件机械加工工艺及其夹具设计。这个零件是普通的一般的零件。我觉得并不复杂。我用了五步完成了设计,第一步是分析所选零件,第二步是设计毛坯,第三步是在工艺方面的设计过程。第四步是我们需要在时间方面的计算。第五步就是夹具部分的设计。通过本次的设计,让我在机械加工方面还有设计方面了解了很多。8.2体会 在这次的设计里面,我学到了非常多的东西,让我大学四年学到东西都温习了一遍。从零件的分析到最后用CAD制图都让我有深刻的体会,刚刚开始我一点都没有头绪。在老师的指导下,我开始有了思绪,在毛坯设计工艺方面的选择用到了大学里好几门功课的知识,我觉得我的设计里面包含了我大学大多数的知识。谢谢老师对我的指导帮助。我觉得在大学的毕业阶段,毕业设计让我能够在以后的工作中有很大的帮助。 参考文献 参考文献 1 纪名刚,濮良贵. 机械设计M. 第七版. 北京:高等教育出版社,2003.2 熊良山,严晓光,张福润. 机械制造技术基础M. 武汉:华中科技大学出版社, 2007.3 刘光启,赵海霞. 机械制造制图手册M. 北京:化学工业出版社,2005. 4 杨家军. 机械原理M. 武汉:华中科技大学出版社,2005.5 常明,童秉枢. 画法几何及机械制图S. 第三版. 武汉:华中科技大学出版社,2004.6 孙训方,方孝淑,关来泰. 材料力学M. 第四版 北京:高等教育出版社,2005.7 周风云,毛志远. 工程材料及应用N. 第二版. 武汉:华中科技大学出版社,2002.8 沈其文,傅水跟. 材料成型工艺基础M. 第三版. 武汉:华中科技大学出版社,2003.9 杨叔子. 机械加工工艺师手册M. 北京:机械工业出版社,2004.10 李益民. 机械制造工艺简明手册M. 北京:机械工业出版社,2003.11 艾兴,肖诗纲. 切削用量简明手册M. 北京:机械工业出版社,1994.12 叶玉驹. 互换性技术测量M. 北京:机械工业出版社,2002.13 孙丽媛. 机械制造工艺及专用夹具设计指导M. 北京:冶金工业出版社,2005.14 王光斗,王春福. 机床夹具设计手册M. 第三版. 上海:上海科学技术出版社,2000.15 陈宏钧,马素敏. 金属切屑速查速算手册M. 第二版. 北京:机械工业出版社,2003.16American Welding Society and Edison Welding Institute.Economic Impact and Productivity of WeldingM. HeavyManufacturing Industries Report . 2001.17 Satyanarayana S,Melkote S N.Finite element modeling of fixture-workpiece contacts:single contact modeling and experimental verifi-cationM. International Journal of Machine Tools&Manufacture . 2004. 致谢致 谢完成了毕业设计以后,我的心情即喜悦,但是同时有点悲伤。因为完成这个毕设,我花了很多的心思,完成以后我悬着的心就掉了下来。可是最后一份作业我完成了,意味着我的大学学习生涯可能就此告一段落了。回想起当初步入校园,在校园里面问学长宿舍在哪里,那会儿的我对校园里的一切都是好奇的。想到现在学校的校园每个角落我都很熟悉,已经变成了我的另外一个家。可是我即将离开了。校园的花花草草树树木木都是那么让我着迷。校园环境优美,校园老师知识渊博,校园同学乐于助人。在这样一个优秀的环境里,让我在这四年成长了很多。在这段时间里,前前后后持续了大半学期,从选题开始到现在完成定稿,老师给了我很大的帮助。老师耐心的解答我的问题,给我专业的分析和建议,在这个短短的几个月,我将所有的专业的知识都巩固了一遍,让我对机械这个领域有更加深刻的了解。老师认真严谨的态度,让我学到了很多做人方面的道理。为我树立了一个做学问的人的榜样。 最后我要感谢学校,愿学校的明天更加辉煌。谢谢勤勤恳恳的老师,愿老师能够工作顺利。还要感谢我的同学,希望他们前程似锦。我愿带着学校,老师对我的期望步入社会,认真务实,走上人生巅峰。
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