车床尾座体机械加工工艺与工装设计

车床尾座体机械加工工艺与工装设计,车床,尾座体,机械,加工,工艺,工装,设计 车床尾座体机加工工艺及工装设计学生姓名： 曾罗军 班级：0781051指导老师：贺红林 摘要：尾座体是车床上的重要的部件之一，是车床上用以支撑轴类零件车削加工和实施钻孔的主要车床附件。本文针对某类给定的尾座体进行了加工工艺与工装的设计，完成了以下工作：（1） 概述了尾座体的技术和现状发展；（2） 对尾座体进行了工艺分析，并提出了两种方案进行比较；（3） 编制了尾座体的工艺规程，完成了其工序卡的设计；（4） 针对工艺中的某重要工序，设计完成了一套铣槽夹具和镗孔夹具，包括定位元件，夹紧机构、对刀块、夹具体的设计并分析了定位误差。关键词：尾座体 工艺 工装 设计 指导老师签名：Lather tail the craft work of the bodypack a designStudent: ZengLuoJun Grade:0781051Supervisor: He Honglin Abstract: stalk spare parts, the car pares to process the main lather enclosure that drills a hole with implementation.This text aims at a certain the tail body giving certainly carried on to process the design that craft and work pack and completed once work:(1)All said a tail the technique and present condition development of the body;(2)Carried on craft analysis to the tail body, and put forward two kinds of projects to carry on a comparison;(3)Drew up a tail body of craft regulations, completed the design of its work preface card;(4)Aim at a craft in of some important work preface, designed to complete a set of Xian slot tongs, including fixed position component, clipped tight organization, to the knife piece, clip a concrete design and analyzed a fixed position error margin.Keywords: tailstock craft clamping designSignature of supervisor:毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：车床尾座体机械加工工艺与工装设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始数据：（1）机床尾座体零件工作图；（2）生产纲领：年产约500件；（3）零件材料：HT200。设计要求：（1）绘制机床尾座体零件工作图；（2）编制尾座体加工工艺过程卡和工序卡；（3）针对工艺过程中某重要工序进行夹具设计，绘制夹具装配图；（4）设计尾座体夹具主要零件图（至少2张）；（5）撰写毕业设计论文。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 查阅文献资料，撰写开题报告 1周2. 相关外文文献阅读与翻译（6000字符以上） 1周3. 绘制尾座体的零件工作图 2周4. 尾座体工艺规程设计 1周5. 尾座体工序卡的编制 1周6 工装夹具设计 2周7. 撰写毕业论文 2周8. 毕业答辩 1周 、主 要参考资料：1倪森寿.机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书. 北京：化学工业出版社，20032杜可可.机械制造技术基础课程设计指导. 北京：人民邮电出版社，20073吴拓. 机械制造技术基础. 北京：清华大学出版社，20074孙丽媛，雒运强，张嘉钰. 机械制造工艺及专用夹具.北京：冶金工业出版社，20025兰建设. 机械制造工艺与夹具. 北京：机械工业出版社，20046邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京机械工业出版社，20047马贤智. 实用机械加工手册. 沈阳：辽宁科技出版禧，2002 8 Machine Tools N.chernor 1984. 航空工程系 学院 机械设计制造及其自动化 专业 0781051 班学生（签名）： 曾罗军 日期： 自 2011 年 3月 1 日至 2011 年 6 月 2 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 机械设计 系（室） 主任（签名）： 1 冲压变形 冲压变形工艺可完成多种工序，其基本工序可分为分离工序和变形工序两 大类。 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法，主要有落料、 冲孔、切边、剖切、修整等。其中有以冲孔、落料应用最广。变形工序是使坯 料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工艺方法，主要有拉深、弯曲、 局部成形、胀形、翻边、缩径、校形、旋压等。 从本质上看，冲压成形就是毛坯的变形区在外力的作用下产生相应的塑性 变形，所以变形区的应力状态和变形性质是决定冲压成形性质的基本因素。因 此，根据变形区应力状态和变形特点进行的冲压成形分类， 可以把成形性质相 同的成形方法概括成同一个类型并进行系统化的研究。 绝大多数冲压成形时毛坯变形区均处于平面应力状态。通常认为在板材表面上 不受外力的作用，即使有外力作用，其数值也是较小的，所以可以认为垂直于 板面方向的应力为零，使板材毛坯产生塑性变形的是作用于板面方向上相互垂 直的两个主应力。由于板厚较小，通常都近似地认为这两个主应力在厚度方向 上是均匀分布的。基于这样的分析，可以把各种形式冲压成形中的毛坯变形区 的受力状态与变形特点，在平面应力的应力坐标系中 (冲压应力图 )与相应的两 向应变坐标系中 (冲压应变图 )以应力与 应变坐标决定的位置来表示。也就是说， 冲压 应力图与冲压应变图中的不同位置都代表着不同的受力情况与变形特点 (1)冲压毛坯变形区受两向拉应力作用时，可以分为两种情况：即 0 t=0 和 0， t=0。再这两种情况下，绝对值最大的应力都是拉应力。以下 对这两种情况进行分析。 1)当 0且 t=0时，安全量理论可以写出如下应力与应变的关系式： (1-1) /（ - m） = /（ - m） = t/（ t - m） =k 式中 ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应变 、切向主 应 变 和厚度方向上的主 应变 ； ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应 力、切向主 应 力和厚度 方向上的主 应 力； m 平均 应 力， m=（ + + t） /3； k 常数 。在平面 应 力 状态 ，式（ 1 1）具有如下形式： 3 /（ 2 - ） =3 /（ 2 - t） =3 t/-（ t+ ） =k （ 1 2） 因为 0，所以必定有 2 - 0 与 0。 这个结 果表明：在 两向 2 拉应 力的平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值 最大 拉应 力是 ，则在这个方向上的主 应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） 0 与 t2 时， = =0 。在双向等拉力状态时， = ，有 式（ 1 2）得 = 0 及 t 0 且 t=0 时，有式（ 1 2）可知：因为 0，所以 1） 定有 2 0 与 0。这个结果表明：对于两向拉应力的平面应力状 态，当 的绝对值最大时，则在这个方向上的应变一定时正的，即一定是 伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） 0 与 t ， = =0 。当 = 时， = 0， 也就是 在 双向等拉 力 状态下 ，在 两个拉应 力方向 上产 生 数 值相同的伸 长变形 ；在受 单 向拉应 力 状态时 ， 当 =0 时， =- /2，也就是说， 在受 单向拉应 力 状态 下 其 变形 性 质 与一般的 简单 拉伸是完全一 样 的 。 这种变形与受力情况，处于冲压应变图中的 AOC 范围内（见图 1 1）；而 在冲压应力图中则处于 AOH 范围内（见图 1 2）。 上述两种冲压情况，仅在最大应力的方向上不同，而两个应力的性质以及 它们引起的变形都是一样的。因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是 完全相同的。 (1)冲压毛坯变形区受两向压应力的作用，这种变形也分两种情况分析，即 t=0 和 0， t=0。 1）当 0 且 t=0 时，有式（ 1 2）可知：因 为 0，一定有 2 - 0 与 0。 这个结 果表明：在 两向压应 力的平面 应 力 状态时 ，如果 3 绝对 值最大 拉应 力是 0，则在这个方向上的主应变一定是负应变，即是压 缩变形。 又因为 0，即在板料厚度方 向上的 应变 是正的，板料增厚。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 时， 0；当 0。 这时 的变化范围是 与 0 之间 。当 = 时，是双向等 压 力状态 时，故有 = 0；当 =0 时 ，是受 单 向 压应 力 状态 ，所以 =- /2。 这种变形情况处于冲压应变图中的 EOG 范围内（见图 1 1）；而在冲压应力图 中则处于 COD 范围内（见图 1 2）。 2) 当 0 且 t=0 时，有式（ 1 2）可知：因为 0，所以 一定有 2 0 与 0。这个结果表明：对于两向 压 应力的平面应力状 态，如果绝对值最大是 ，则在这个方向上的应变一定时负的，即一定是压 缩变形。 又因为 0，即在板料厚度方 向上的 应变 是正的，即 为压缩变形 ，板厚增大。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 ， 0；当 0。 这时， 的数值只能在 = 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定 有 2 - 0 及 0。 这个结 果表明：在异 号 的 平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个绝对值最大的拉应 力方向上应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0， | |，所以必定有 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前 项相同的方法分析可得 0。 即在异 号应 力作用的平面 应 力 状态下 ，如果 绝 对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个方向上的应变是正的，是伸长变形；而在 压应力 方向上的应变是负的（ 0， 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定有 2 - 0 及 0， 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前 项相同的方法分析可得 0， 0， 0, 0 AON GOH + + 伸长类 AOC AOH + + 伸长类 双向受压 0, 0 | | LOM EOF 压缩类 异号应力 0, | | COD AOB + + 伸长类 | | | | DOE BOC 压缩类 7 变形区质量问题的表 现形式 变形程度过大引起变形区 产生破裂现象 压力作用下失稳起皱 成形极限 1 主要取决于板材的塑 性， 与厚度无关 2 可用伸长率及成形极 限 DLF 判断 1 主要取决于传力区的 承载能力 2 取决于抗失稳能力 3 与板厚有关 变形区板厚的变化 减薄 增厚 提高成形极限的方法 1 改善板材塑性 2 使变形均匀化，降低局 部变形程度 3 工序间热处理 1 采用多道工序成形 2 改变传力区与变形区 的力学关系 3 采用防起皱措施 伸 长 类 成 形 胀 形 拉 深 翻 边 压 缩 类 成 形 压 缩 类 成 形 扩 口 拉 深 胀 形 伸 长 类 成 形 缩 口 缩 口 扩口 + - - + /4 /4 翻 边 - + + - 图 1 3 冲压应变图 8 冲压成形 极限 变形区的 成形极限 传动区的 成形极限 伸长类 变 形 压缩类 变 形 强 度 抗拉与抗压 缩失衡能力 塑 性 抗缩颈 能 力 变形均 化与扩 展能力 塑 性 抗起皱 能 力 变形力及 其 变 化 各向异性 值 硬化性能 变形抗力 化学成分 组 织 变形条件 硬化性能 应力状态 应变梯度 硬化性能 模具状态 力学性能 值与 值 相对厚度 化学成分 组 织 变形条件 图 1 3 体系化研究方法举例 9 Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping, the basic processes of the stamping can be divided into two kinds: cutting and forming. Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other .It mainly includes blanking, punching, trimming, parting and shaving, where punching and blanking are the most widely used. Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other. It mainly includes deep drawing, bending, local forming, bulging, flanging, necking, sizing and spinning. In substance, stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force. The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming. Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone, the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically. The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state. Usually there is no force or only small force applied on the blank surface. When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero, two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material. Due to the small thickness of the blank, it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction. Based on this analysis, the stress state and 10 the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress(diagram of the stamping stress) and the coordinates of the corresponding plane principal stains (diagram of the stamping strain). The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics. (1)When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses, it can be divided into two cases, that is 0,t=0and 0,t=0.In both cases, the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress. These two cases are analyzed respectively as follows. 2)In the case that 0andt=0, according to the integral theory, the relationships between stresses and strains are: /（ -m） =/（ -m） =t/（ t -m） =k 1.1 where, ， ， t are the principal strains of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming; ， and tare the principal stresses of the radial, tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming;m is the average stress,m=（ +t） /3; k is a constant. In plane stress state, Equation 1.1 3/（ 2-） =3/（ 2-t） =3t/-（ t+） =k 1.2 Since 0,so 2-0 and 0.It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses, if the tensile stress with the maximum absolute value is , the principal strain in this direction must be positive, that is, the deformation belongs 11 to tensile forming. In addition, because 0， therefore -（ t+） 0 and t2,=0 . In the equibiaxial tensile stress state = ， according to Equation 1.2,=0 and t 0 and t=0, according to Equation 1.2 , 2 0 and 0,This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses, when the absoluste value of is the strain in this direction must be positive, that is, it must be in the state of tensile forming. Also because0， therefore -（ t+） 0 and t,= =0 .When =,=0, that is, in equibiaxial tensile stress state, the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions; when =0, =- /2, that is, in uniaxial tensile stress state, the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile. This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). Between above two cases of stamping deformation, the properties ofand, and the deformation caused by them are the same, only the direction of the maximum stress is different. These two deformations are same for isotropic homogeneous material. (1)When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stressesand(t=0), it can also be divided into two cases, which are 0,t=0 and 0,t=0. 1） When 0 and t=0, according to Equation 1.2, 2-0 与 =0.This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is 0, the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also because 0.The strain in the thickness direction of the blankt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the tangential direction depends on the values 13 of and .When =2,=0;when 2,0;and when 0. The range of is 0.When =,it is in equibiaxial tensile stress state, hence=0; when =0,it is in uniaxial tensile stress state, hence =-/2.This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain (see Fig.1.1), and in the region COD of the diagram of the stamping stress (see Fig.1.2). 2） When 0and t=0, according to Equation 1.2,2- 0 and 0. This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses, if the stress with the maximum absolute value is , the strain in this direction must be negative, that is, in the state of compressive forming. Also because0.The strain in the thickness direction of the blankt is positive, and the thickness increases. The deformation condition in the radial direction depends on the values of and . When =2, =0; when 2,0; and when 0. The range of is = 0, |, according to Equation 1.2, 2-0 and 0.This result shows that in the plane stress state with opposite signs, if the stress with the maximum absolute value is tensile, the strain in the maximum stress direction is positive, that is, in the state of tensile forming. Also because 0, |, therefore =-. When =-, then 0,0,0, |, according to Equation 1.2, by means of the same analysis mentioned above, 0, that is, the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs. If the stress with the maximum absolute value is tensile stress , the strain in this direction is positive, that is, in the state of tensile forming. The strain in the radial direction is negative （ =-. When =-, then 0, 0, 0,|, according to Equation 1.2, 2- 0 and 0 and =-.When =-, then 0,0,0, |, according to Equation 1.2 and by means of the same analysis mentioned above,=-.When =-, then 0, 0, 0,0 AON GOH + + Tensile AOC AOH + + Tensile Biaxial compressive stress state 0,0 | LOM EOF Compress ive State of stress with opposite signs 0,| COD AOB + + Tensile | | DOE BOC Compress ive 20 Table 1.2 Comparison between tensile and compressive forming Item Tensile forming Compressive forming Representation of the quality problem in the deformation zone Fracture in the deformation zone due to excessive deformation Instability wrinkle caused by compressive stress Forming limit 3 Mainly depends on the plasticity of the material, and is irrelevant to the thickness 4 Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF 4 Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone 5 Depends on the anti-instability capability 6 Has certain relationship to the blank thickness Variation of the blank thickness in the deformation zone Thinning Thickening Methods to improve forming limit 4 Improve the plasticity of the material 5 Decrease local 4 Adopt multi-pass forming process 5 Change the mechanics 21 deformation, and increase deformation uniformity 6 Adopt an intermediate heat treatment process relationship between the force transferring and deformation zones 6 Adopt anti-wrinkle measures Fig.1.1 Diagram of stamping strain tensile forming bulging deep drawing flanging compressive forming compressive forming expanding deep drawing bulging tensile forming necking necking expanding + - - + /4 /4 flanging - + + - Fig.1.2 Diagram of stamping stress 22 Ten sile for ming Com pres sion for ming St re ngth Cap abil ity of an ti -w rinkle und er t he t ensi le and com pres sive st re sses Plasticity Cap abil ity of an ti -n ecking Def orma tion uniformit y an d ex te nsion ca pa bility Pl as ticity Cap abil ity of an ti -w rinkle Def orma tion for ce a nd i ts Ani sotr opy valu e of r Har deni ng c hara cter isti cs Deformation r es is ta nc e Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Har deni ng c hara cter isti cs Sta te o f st ress Gradient of s tr ai n Har deni ng c hara cter isti cs Die sha pe Mechanical pr oe rt y The value of t he n a nd r Relative th ic kn es s Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Fig.1.3 Examples for systematic research methods 航空工程系机械制造工艺设计课程名称： 机械制造工艺 设计课题： 尾座体机械加工工艺规程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 0781051 姓名： 曾罗军 学号： 30 评分： 指导老师：（签字） 毕业设计（论文）开题报告题目 机床尾座体机械加工工艺与工装设计专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 0781051班 30号学 生 姓 名 曾罗军指 导 教 师 贺红林填 表 日 期 2011 年 3 月一.选题依据及意义机械设计制造及其夹具设计是对我们完成大学四年的学习内容后进行的总体的系统的复习，融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合。在毕业前进行的一次模拟训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机床尾座体作为各种机床不可缺少的一部分有着它的特别作用。零件是机床尾座体，尾座安装在机床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。机械加工工业规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。夹具设计是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。因此对课题-机床尾座体加工工艺和工装设计-进行学习研究，对我来说很有必要。三、研究内容 （1）绘制机床尾座体零件工作图；（2）编制尾座体加工工艺过程卡和工序卡；（3）针对工艺过程中某重要工序进行夹具设计，绘制夹具装配图；（4）设计尾座体夹具主要零件图（至少2张）；四、研究方案根据毕业设计所给出的技术要求和原始数据来完成机床尾座体的加工工艺和工装设计的工作。毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始数据：（1）机床尾座体零件工作图；（2）生产纲领：年产约500件；（3）零件材料：HT200。五、目标、主要特色及工作进度（1）研究目标 本课题旨在研究探索出机床尾座体的恰当的科学的高效的可最大限度的降生产成本提高零件质量的加工工艺、相关夹具设计和工装设计。（2）主要特色 根据零件图可知、主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产500件属大批量生产，在加工是为了提高劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具。 本课题主要是设计某机床尾座体的加工工艺及夹具的设计，在设计中采用先设计该尾座体的加工工艺在根据加工工艺来选取夹具的设计的方案和夹具的具体设计；而设计的重点是夹具的设计。由于工件的孔17和14都要以底面做为基准加工，故首先得做出底面的加工夹具。由于孔17的精度要求高，和定位尺寸误差小，为保证孔的位置和加工准确性我们一定在加工底面的时间通过画线找出底面的加工余量。这样就可以更好的保证孔17的位置和加工精度！加工孔14的夹具其实就是在加工底面夹具的基础上加了一个45度斜度板。加工孔17的时间为保证相对于A和B面的平行度我们就得要准确的设计出以A和B面定为的夹具！还考虑到工件的圆度和圆柱度的误差小，我们设计的夹具就具有对孔17的夹具定位准确，和加工时间的震动小，那就得在孔17的附近找个定位加紧点！（3）工作进度1. 查阅文献资料，撰写开题报告 1周2. 相关外文文献阅读与翻译（6000字符以上） 1周3. 绘制尾座体的零件工作图 2周4. 尾座体工艺规程设计 1周5. 尾座体工序卡的编制 1周5. 工装夹具设计 2周7. 撰写毕业论文 2周六、主要参考文献1倪森寿.机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书. 北京：化学工业出版社，20032杜可可.机械制造技术基础课程设计指导. 北京：人民邮电出版社，20073吴拓. 机械制造技术基础. 北京：清华大学出版社，20074孙丽媛，雒运强，张嘉钰. 机械制造工艺及专用夹具.北京：冶金工业出版社，20025兰建设. 机械制造工艺与夹具. 北京：机械工业出版社，20046邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京机械工业出版社，20047马贤智. 实用机械加工手册. 沈阳：辽宁科技出版禧，2002