CA6140车床手柄座[831015] 工艺和钻φ10孔夹具设计-版本2[含CAD图纸和文档所见所得]
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可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论J. Jamshidi,P.G. maropoulos 英国巴斯大学机械工程学系摘要在夹具安装阶段,夹具组件的精确测量能力决定其精确性,尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调,对于敏感元器件及组件而言,以牺牲产品质量来提高速度是不明智的,例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的,为了要尽量少用,这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受性预算。在航空航天工业中,灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性,可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点,这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位,影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。关键词:可持续性夹具;夹具安装;校准不确定性;夹具的监测;计量;可重复使用的夹具1引言质量和可靠性等因素早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内,近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性,能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法,就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间,那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置,以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品,在计算机辅助软件上就能估算出其主要的花费需求,否则,在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业,因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年1。然而,它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施,尤其是大尺寸产品的制造,如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统,都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。2相关工作2.1大型零件的制造和装配通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的,先进行粗加工,然后精对准和夹紧。在这个阶段,一方面是准备用于加工高精度的关键所在,然而,这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的2。制造业和这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产,在航空航天工业、高开销的情况下,每个产品将会出现。在设计和制造夹具上,已经有了许多尝试,以便于能够持有许多种组件的变种。然而,这方法是不可行的,因为敏感或关键的零部件完全是由它们的高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较,可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式,可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障,例如夹具和固定装置由于疲劳和塑料变形就是一个终止其服务的主要原因,发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具,其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说,在制造变种零件停止不久之后,与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序,但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法,可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。如图2.1所示。图2.1 典型的大型夹具元件用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点,这些夹具应该在制造前就被订购,在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型,大型夹具有一些共同的元素,包括一个主框架、内在的框架,有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件,如钳、套管、皮卡和可调螺丝表1。2.2柔性夹具开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定,只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看,大多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来,然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近,所以这种方法是最能降低夹具成本的。根据组件的变化水平和工作类型的需求,每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益,这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如,在可能的情况下,皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种,甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能保证所需夹具的可用性。另外,这些夹具的存储需要很少空间,因为拆除所有模块是可能的,通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具,因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活,比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实,这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决,这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。图2.2 夹具与汽车行业中的可重构组件大量的体积计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间,这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。夹具的安装通常开始形成机架或主要框架,然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装,从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表1显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点,它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下应用,从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定,在夹具的安装过程中需要做以说明。此外,激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话,多个跟踪职位都可以使用,在实际测量活动中,其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量,这些给定的分散的特征值是合理的,这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话说,它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。2.3夹具理论比较为了用于多种生产装置和组装应用,在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式,然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的,所以可能会是非常昂贵的9。无论成本和目的如何,制造和组装过程都可以完成,要么不使用夹具,要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表2对它们的典型应用的这些方法做出了比较。固定框夹具通常用于重型应用上,它们更适合于应用在能够减轻花费开销的大量产品上。对于制造业和大型组装及复杂产品来说,柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中,以及低容量产品的情况下,制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外,柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中,会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较,这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要,因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向,通过回收使用系统的组成部件,为相关项目的工装费用降低了项目成本。表2.1 用于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器仪器辅助部件测量类型接触式 非接触式图像激光跟踪仪赛立信探头是T型探头是激光雷达球形目标是摄影目标是光投影是关节臂三坐标测量机基于激光扫描头是接触探头是2.4 柔性夹具的安装本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战,尤其是当定位公差比较小时,柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为5m4m3m的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换,其都是为了定位不同的零部件。根据其复杂性,一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外,在每一个级别的基本水平,也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上,机器系统会进行多项任务,比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据,会确保后续安装达到预期的公差要求。2.4.1 测试辅助柔性夹具的安装柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习,在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程,是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在1mm以内,然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时,在0.1mm至0.15mm公差内,它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下:在出厂时设置初试参考结构;测量初始参照系;安装基地或其位置的主框架;安装脱机内结构;安装控股和定位;在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。底座上安装内框;重点定位元件的精细调整和紧固;核查参照系和夹具;对于夹具关键位置的服务监测。这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说,在设计变化略有变化的情况下,一些下面的操作将被忽略。 表2.2 不同夹具理念之间简明的比较典型特征固定框架柔性夹具夹具应用大批量产品小批量产品样机优点唯一性可重复性可重构性成本效益耐用性非常高高低刚度非常高刚性不确定低缺点重量重中低可移植性不可移植难以在每一个安装中定位难以进行成本非常高中等低生产时间长中等短2.4.2 柔性夹具的安装柔性夹具安装过程中采取了以下阶段:安装夹具的主框架;移动单元和子系统组装;夹具内框架在夹具装配中的安装;皮卡和夹具的装配。主框架通常是夹具的骨干。因此,它一般不会改变外形,和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件较大元素的重新排列,也会更进一步节约时间和成本。图3显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中,假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的,然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。图2.3 柔性夹具的测量辅助安装程序在夹具安装过程中,它可能需要用到多个测量系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则,每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在10倍,甚至比所需的耐受性更好。换句话说,如果组件公差指定至0.1mm,则夹具定位精度至少应为0.01mm。柔性夹具安装的最佳做法如下:一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选,以减少测量的不确定性;应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地;在每个夹具的大节上,为更好地具有跟踪和可重复性,可以附加多个球式反射跟踪系统;夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分,以减少定位误差;内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。3.不确定性由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位,则不确定性被定义为胶8。这里的不确定性来自两方面的审查,首先是与测量过程中有关的,其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素,如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶8的定义,测量结果应伴随着它的不确定性说明,这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器10、11。夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器,夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分,是这个问题变得更加复杂。仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减少过度使用公差预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间有着直接的关系。然而,整体的成本也应该被考虑在内。高数额的零部件有更长的使用寿命。换句话说,质量特征接近平均值是,在使用过程中会很少失效。朝六个方向靠近在安装时是很必要的,然后是在高精度夹具和敏感部位上的可重构、柔性夹具及夹具的监测。4.讨论柔性夹具适用于组装和在加工部分有不同的设计和几何参数。尤其是当这些部件之间的设计变化小时,这种类型的夹具被证明是具有成本效益和快速的解决方案,这是因为它可能会通过夹具重新配置到一个新的产品或组件的变种上。然而,当所需的零件盒装配的设计完全不同时,可能需要不同尺寸夹具组件的完整地重排,因此,在设计一个新的零件和重组夹具的拓扑结构时应该考虑到要便于减少夹具的安装和重新配置的时间以及成本,并最大限度的重用现在的组件在当前的装配中。一个柔性夹具有许多种装配方式,是由于其灵活性。在正确的安装顺序下选择合适的组件,可以最大限度的节约成本和时间。本次选择的过程中应该对未来产品的夹具的潜在的重用予以考虑。在产品不断变化的情况下,计划和设计夹具框架是很重要的。使用定制的夹具、紧固件、轴套和其他夹具元件都是降低成本的关键问题。仿真软件和工具的广泛使用,可以减少返工和浪费夹具材料相关的成本。例如测量仪器,其目标点之间的视线检查就会使用这些软件来辅助。图4显示了柔性夹具安装在测量仿真软件中的第一个阶段。由于夹具正在兴建的模拟的效益越来越明显,因此它可以突出仪器与目标测量点的水平视线的问题和不确定性。由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形,则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是,这种工具允许更好的装配和制造等操作,因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点,揭示其物理设置。选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统,其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性,也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。图4.1 测量辅助夹具安装的模拟过程由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形,则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是,这种工具允许更好的装配和制造等操作,因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点,揭示其物理设置。选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统,其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性,也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。总结零件和装配体应该以尽量减少夹具成本的方式来设计,以满足使用标准组件。如果在夹具更新至下一产品时提前思考,则其速度和成本可能会增加。在夹具和固定装置的设计上有强大的总成本、碳足迹及其可持续性。它往往要求生产出只有极少数的典型设计或产品,子系统或组件,以满足产品的变化和客户的需求。对于大型产品的几何尺寸超出几米夹具的可能会造成重大的开销。此外,一旦所需的零部件倍制造出来,这些夹具则会变得多余。常规回收多余夹具是不经济的。因此,找到增加夹具的灵活性才是所需求的方法。柔性夹具和夹具的概念已存于二十余年。然而它们的潜能还没有真正发挥,是由于其精度可可重复性的不确定性。高精度计量系统现在能够用来对夹具进行初始安装和服务。然后使用该系统有可能重新设定夹具元素使其精确到一个新的拓扑结构,以便于定位不同几何位置的组件,允许几次使用夹具。本文提出了一种对于大规模柔性夹具及夹具初始定位和安装的通用的算法。计量辅助夹具安装的新概念被证明对复杂的设置和夹具的安装是有益的。当完全装配好时,夹具的稳定性可以通过慎重考虑和选择夹具几何位置上的关键点来予以保证。这种方法将应用于大尺寸元件和产品的制造以及装配件,尤其是应用于航空航天和发电工业中。毕业设计(论文)中期报告 题目:手柄座零件机械加工工艺及典型 夹具设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013年3月17日1 设计(论文)进展状况1.1 针对课题在网上搜集资料,在图书馆查阅书籍,熟悉机械制造工程学中对机械加工工艺和夹具设计部分内容的讲解1.2 根据导师所给的零件图、机械制造工程学中的加工准则(先粗后精、先主后次、先基面后孔),对零件进行了工艺分析,主要确定零件各个加工表面的位置要求;另外,制定出两套工艺方案,为了保证加工精度和装夹次数,经过对比后确定出最终方案如下: 工序一:备料; 工序二:铸造毛坯;工序三:粗铣、半精铣凸台端面,选用X51立式铣床;工序四:铣,半精铣大端面;工序五:钻,扩,铰内孔,选用Z535立式钻床;工序六:钻,粗铰,精铰孔,选用Z525立式钻床;工序七:铣槽mm,选用X63卧式铣床;工序八:钻、粗铰、精铰螺纹孔,选用Z525立式钻床;工序九:钻底孔,攻螺纹孔M10-H7mm,选用Z525立式钻床;工序十:钻锥销通孔,选用Z525立式钻床;工序十一:拉键槽6H9mm;工序十二:钻槽底通孔钻,选用Z525立式钻床;工序十三:终检。1.3 查机械制造工艺设计简明手册各加工表面的机械加工余量、计算切削用量,根据切削速度和主轴的转速选取合适的机床1.4 对第IV道工序(钻孔14H7)进行夹具设计,包括定位分析、(选取孔的下端面作为粗基准,利用一组共两块V形块分别支承和作主要定位面,限制5个自由度,再以一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位)、夹具的定位误差计算本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位,定位销为水平放置,由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙,即工件始终以孔壁与心轴上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向,且向下。1.5 在数据库中查找外文翻译并准确翻译为中文1.6 初步绘制二维夹具装配图、书写工序卡片、工艺卡片2 存在问题及解决措施2.1 存在问题:夹具的选取、装配图的绘制2.2 解决措施:查阅相关资料书籍熟悉夹具设计、积极向老师和同学交流、沟通;加强练习,熟练二维CAD装配图绘制3 后期工作安排3.1 完善前期所有的零件分析和计算,零件图、按照导师要求设计所有夹具,完成装配图绘制等 (第10周第13周)3.2 整理检查计算过程,撰写毕业论文 (第14周第15周)3.3 准备最后答辩 (第16周) 指导教师签字: 年 月 日注:1)正文:宋体小四号字,行距20磅,单面打印;其他格式要求与毕业论文相同。2)中期报告由各系集中归档保存,不装订入册。工 艺 规 程(机械加工)零部件代号 C6140-10 零部件名称 手柄座 编制 2013.5.1 校核 审查 共12张机械加工过程卡片产品型号CA6140-10零(部)件图号1共(1)页产品名称CA6140车床手柄座零(部)件名称CA6140车床手柄座第(1)页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸85.568.548每毛坯可制件数1每台件数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(min)准终单件1铣铣,半精铣凸台端面金立式铣床X51专用夹具,高速钢端铣刀1.082铣铣,半精铣大端面金立式铣床X51专用夹具,高速钢端铣刀1.633铣钻,扩,铰内孔金立式钻床Z535专用夹具,高速钢锥柄麻花钻扩孔钻铰刀2.394钻、铰钻,粗铰,精铰孔金立式钻床Z525专用夹具,高速钢锥柄麻花钻,铰刀0.85铣铣槽金卧式铣床X63专用夹具,高速钢圆柱形铣刀1.886钻、铰钻粗铰精铰孔金立式钻床Z525专用夹具,高速钢锥柄麻花钻,铰刀1.077钻、攻钻底孔,攻螺纹M10mm金立式钻床Z525专用夹具,高速钢锥柄麻花钻,丝锥0.58钻钻圆锥孔金立式钻床Z525专用夹具,高速钢麻花钻0.369拉拉键槽6H9mm金卧式拉床L6120专用夹具0.4210钻钻槽底通孔5.5mm金立式钻床Z525高速钢麻花钻1.0111终检设计(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机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(1)页车间工序号工序名称材 料 牌 号1 铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811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 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.08工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣45端面专用夹具,高速钢立铣刀16025.12144110.432半精铣45端面专用夹具,高速钢立铣刀16020144210.65 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(2)页车间工序号工序名称材 料 牌 号2铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811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 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.14工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣大端面专用夹具,高速钢立铣刀16025.12144320.652半精铣大端面专用夹具,高速钢立铣刀16020100210.49 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(3)页车间工序号工序名称材 料 牌 号3 铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5351夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.74工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/smm/rmm机动辅助1钻孔至专用夹具,高速钢锥柄麻花钻铣刀19514.080.43210.642扩孔至专用夹具,高速钢锥柄扩孔钻铣刀685.290.72111.1 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(4)页 车间工序号工序名称材 料 牌 号4 钻、铰HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.50工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻9.8mm孔专用夹具,高速钢锥柄麻花钻96029.540.17110.312粗铰9.96mm孔专用夹具,高速钢机用铰刀1956.10,251.510.19 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(5)页车间工序号工序名称材 料 牌 号5 钻、扩、铰HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X631夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.88工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣12mm槽专用夹具,高速钢圆柱形铣刀37515.3156.250.510.942铣14mm槽专用夹具,高速钢圆柱形铣刀3451556.250.42510. 94 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(6)页车间工序号工序名称材 料 牌 号6钻精铰孔HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.07工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔至专用夹具,高速钢麻花锥柄钻27211.100.36510.362粗铰至专用夹具,高速钢机用铰刀1406.130.817.510.313精铰至专用夹具,高速钢机用铰刀1406.150.620.42510.40 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(7)页车间工序号工序名称材 料 牌 号7 钻铰 HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.50工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻9.8孔 专用夹具,高速钢麻花锥柄钻960230.17310.312粗铰9.96mm孔专用夹具,高速钢机用铰刀19561.3220.19 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(8)页车间工序号工序名称材 料 牌 号8 钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.36工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻圆锥孔专用夹具,高速钢麻花钻27211.10.36310.36 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(9)页车间工序号工序名称材 料 牌 号9 铸HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式拉床L61201夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.42工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1拉键槽专用夹具,高速钢拉刀3.61.510.42 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号A5069零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(10)页车间工序号工序名称材 料 牌 号10 钻、铰HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数 立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.01工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔专用夹具,高速钢麻花钻1360200.100.510.752铰孔至5.5mm专用夹具,高速钢机用铰刀3926.150.6110.26 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号CA6140-10零件图号1 共(11)页产品名称CA6140车床手柄座零件名称CA6140车床手柄座 第(11)页车间工序号工序名称材 料 牌 号10 终检HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件85.568.54811设备名称设备型号设备编号同时加工件数 1夹具编号夹具名称切削液专用夹具 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1按图纸要求检查 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期毕业设计(论文)开题报告 题目:手柄座零件机械加工工艺及典型夹具设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012年12月23日1 毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)1.1 题目背景机械加工工业是国民经济的基础工业,也是一个国家发展的重要经济来源。在机械零件的加工过程中,机械加工工艺是相当重要的一环;因为机械工艺对产品的质量控制起着重要作用,直接影响到产品的生产成本和生产效率,以及价格的高低。所以作为一名机械设计者,应该具备以下基本要求:零件的结构设计基本合理;制定良好的加工工艺路线;在此基础上尽可能优化结构,降低成本,提高生产率1.2 研究意义 1)对于机械产品的设计可以从到零件到装配有一个完整的了解和初步的掌握。以进一步的熟练掌握Pro/E和CAD的运用。2)锻炼自己的独立思考能力和创造能力,进一步将所学知识和实践结合,为更好更快的适应工作作准备。1.3 国内外相关研究情况1.3.1 国内发展情况 目前国内机械行业的基本情况是,随着工业及汽车制造业的迅发展,机械设计制造日渐受到人们的广泛关注,已形成一个热门行业。但是我国机械加工行业缺乏技术人员,存在制造周期长、寿命短、供不应求。目前存在的主要问题是: 1)从设计结构上看,我们的设计还不够细致,许多细节考虑的欠周到,以至于零件使用受命不长,特别是加工工艺和热处理技术,在这方面与国外的差距更大。 2)从零件材料看,我国的机械加工行业起步时间不长,而国际上产品的材料品种则有很多可供选择。目前,我国虽然也有个别品种诸如高速钢具有较好的质量,但应用较少,主要是国产的钻头、端铣刀等切削工具难以切削诸如HRC40等很硬的钢。 3)从加工工艺水平看,主要是设备水平不高,专门设备使用的少,加工出来的零件表面精度很难达到国外水平,检测手段落后,装配水平不高,导致容易出现报废或裂痕现象。为了提高企业的设计水平和加工能力,国家推荐适合于机械企业用的CAD/CAM系统。但国内优秀的CAD/CAM系统很少,只有少数适合应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力、强大的结构有限元分析能力、强大的计算机辅助制造能力、产品数据管理能力等,但价格昂贵,一般企业难以支持。1.3.2 国外的发展情况 进入21世纪,发达国家把机械制造工艺装置于更为优先发展的重要地位,机械制造工艺的基础地位毫不动摇。机械制造工艺位居工业的核心地位,担负着为国民经济发展和国防建设提供技术装备的责任,是工业化国家的主导地位。工业发达国家不断加大对机械制造工艺的研发投入,持续加强核心技术创新,增强高技术在机械制造工艺发展的影响力和渗透力,从而更加凸显了现代机械制造工艺对于推动产业技术升级和国民经济发展的重要性。2 本课题的研究内容、要求、目的及拟采用的工艺路线2.1 本课题的研究内容:课程设计题目通常定为:设计手柄座零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计。零件图样、生产纲领和生产条件是设计的主要原始资料,由指导教师提供给学生。零件复杂程度以中等为宜,生产类型为成批生产。学生根据教师设计任务书中规定的设计题目,按照所给零件编写出相应的加工工艺规程,设计出其中由教师指定的一道重要工序(如:工艺规程中所要求的车、铣、钻夹具中的一种)的专用夹具,并撰写说明书。学生在指导教师的指导下,参考设计指导书,认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。具体设计内容如下:1对零件进行工艺分析,拟定工艺方案,绘制零件工作图1张(如下图1、图2)。2确定毛坯种类及制造方法,绘制毛坯图1张。3拟定零件的机械加工工艺过程,选择各工序加工设备及工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具),确定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片(工艺过程卡片和工序卡片)1套。4设计重要工序中的一种专用夹具,绘制夹具装配总图和大件零件图(通常为夹具体)各1张。5撰写设计说明书1份。图1图22.2 本课题的研究要求: (1)绘图要求(用AutoCAD和Pro/E软件)绘制零件图(二维及三维图) (2)编写15000字左右论文一篇 (3)工艺分析,计算编写加工工艺;各夹具的定位分析,设计计算2.3 本课题的研究目的(1)巩固与扩充“机械制造、机械设计”等课程所学的内容,掌握夹具设计的方法和步骤。检验理论知识掌握情况,将理论与实践结合。(2)掌握进行夹具设计的方法、过程,为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。 (3)掌握零件及夹具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范。2.4 本课题拟采用的工艺路线。2.4.1 工艺路线一: 工序一:备料; 工序二:铸造毛坯;工序三:粗铣上、下表面,精铣下表面;工序四:钻孔;工序五:插键槽6H9;工序六:铣槽1443mm;工序七:钻、拉孔; 工序八:钻孔;工序九:钻、扩螺纹孔;工序十:钻、钳锥销通孔、M10-7H;工序十一:终检。2.4.2 工艺路线方案二: 工序一:备料; 工序二:铸造毛坯;工序三:钻;工序四:粗铣上、下表面; 工序五:精铣下表面;工序六:插键槽6H9mm; 工序七:铣槽14 mm 43mm; 工序八:钻孔; 工序九:钻、拉孔; 工序十:钻、扩; 工序十一:钻、钳锥销通孔、M10-7H; 工序十二:终检。2.4.3 工艺方案的分析比较:上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺,然后加工的孔,再以的孔的孔为基准加工的孔。方案二则是先加孔后再加工上下表面,再加工孔,此时方案二采用车床加工工序一,这样有利提高效率,节省成本。经比较可知,先加工上下表面,再以上下表面为基准加工及插键槽,最后完成对的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了,同时也更好的保证了精度要求。综上所述,零件的具体工艺过程如下: 工序一:备料; 工序二:铸造毛坯;工序三:粗铣、半精铣凸台端面,选用X51立式铣床;工序四:铣,半精铣大端面;工序五:钻,扩,铰内孔,选用Z535立式钻床;工序六:钻,粗铰,精铰孔,选用Z525立式钻床;工序七:铣槽mm,选用X63卧式铣床;工序八:钻、粗铰、精铰螺纹孔,选用Z525立式钻床;工序九:钻底孔,攻螺纹孔M10-H7mm,选用Z525立式钻床;工序十:钻锥销通孔,选用Z525立式钻床;工序十一:拉键槽6H9mm;工序十二:钻槽底通孔钻,选用Z525立式钻床;工序十三:终检。2.5 夹具初步设计:气缸联动夹紧装置,比较高效和省力,故采用了气缸推动压块夹紧装置。3 本课题研究的重点及难点,前期已开展工作3.1 本课题研究的重点及难点:本课题的重点是:CA6140手柄座的机械加工工艺与工装设计。通过毕业设计,全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识,并运用所学知识解决机械加工中的工艺、工艺装备等实际设计问题,提高分析问题、解决问题的能力。难点包括:机械制造工艺规程的设计方法,切削用量的确定、刀具与机床的选用、热处理方法的确定;夹具设计的基本原理和方法;用CAD软件进行模具设计;镗模夹具装配图与零件图设计等等。3.2 前期已开展的工作:深入理解课题的内涵;广泛搜集国内外相关的文献资料,进行学习和研究,了解国内外机械加工工艺现状;借阅相关书籍,对这次设计将要用到的基础知识进行学习和了解;初步制定设计的方案。4 设计进度安排和周计划排列: (1)1-3周:查阅资料学习相关知识,完成基础知识的积累和开题报告 (2)4-6周:典型工件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺 (3)7-8周:各夹具的设计计算,定位分析,设计中存在的问题 (4)第9周:中期检查 (5)10-13周:绘制各夹具的装配图、部分零件工程图 (6)14-15周:完成毕业论文 (7)第16周:答辩5 指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见)指导教师: 年 月 日 6 所在系审查意见: 系主管领导: 年 月 日参考文献1 唐增宝,何永然,刘安俊,机械设计课程设计(第二版),华中科技大学出版社,1995.32 施平,机械工程专业英语(第五版),哈尔滨工业大学出版社,2003.103 王洪潢,成本会计,中国农业出版社,1993.34 聂桂平,钱可强,工业设计表现技法,机械工业出版社,1998.125 李贵轩,设计方法学,世界图书出版社,1989.76 周忠龙,工业设计模型制作工艺,北京理工大学出版社,19957 钟志华,周彦伟,现代设计方法,武汉理工大学出版社,2001.88 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具手册,上海科学技术出版社,1980.19 濮良贵,纪名刚,机械设计(第六版),高等教育出版社,199610 薛源顺,机床夹具设计(第二版),机械工业出版社,2003.111 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑龙江人民出版社,1979.1212 上海交通大学610教研组,机械制造工艺及装备设计(3)机床夹具设计,197713 李贵轩,翻译:联邦德国迪茨教授来华讲学资料,阜新矿业学院,1986.814 Patton WJ.Mechanical Power Transmission.New Jersey:Printice-Hall,198015 Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.197116 Bokor J.Advanced Lithography for ULSIJ.1996 IEEE,Circuit&Devices.7
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