模版加工工艺文件的制订及孔工序夹具设计.docx
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模版加工工艺文件的制订及孔工序夹具设计
2012届
本科毕业设计资料
第一部分设计说明书
(2012届)
本科毕业设计资料
题目名称:
模板加工工艺文件的制订
及钻Φ18孔工序夹具设计
学院(部):
专业:
学生姓名:
班级:
指导教师姓名:
最终评定成绩:
2012年05月
摘要
零件的加工工艺编制,在机械加工中占有非常重要的地位,零件工艺编制得合不合理,这直接关系到零件最终能否达到质量要求;夹具的设计也是不可缺少的一部分,它关系到能否提高其加工效率的问题。
因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。
模板零件的主要加工表面为孔和端面面。
端面加工根据精度要要求可选择铣削和磨削。
孔加工方法的选择比较复杂,需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。
对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。
本次设计的模板,为保证孔的精度和表面质量将先后经过钻、精镗工序加工。
在机床上对零件进行机械加工时,为保证工件加工精度,首先要保证工件在机床上占有正确的位置,然后通过夹紧机构使工件在正确位置上固定不动,这一任务就是由机床夹具完成。
对于单件、小批量生产,应尽量使用通用夹具,这样可以降低工件的生产成本。
但是由于通用夹具适用各种工件的装夹,所以夹紧时往往比较费时间,并且操作复杂,生产效率低,也难以保证加工精度,为此需设计专用夹具。
关键词:
工艺设计、基准选择、切削用量、定位误差
ABSTRCT
Isthecomponentscraftestablishment,holdstheveryimportantstatusinthemachine-finishing,thecomponentscraftestablishesreasonable,whetherdothisdirectrelationcomponentsachievethequalityrequirementfinally;Jig'sdesignisalsoanessentialpart,whetherdoesitrelateraisesitsprocessingefficiencythequestion.Thereforethisbothinthemachine-finishingprofessionaretheimportantlinks.
Templatemainprocessingsurfaceforholeandsurface.Thefaceworkneedstorequestaccordingtotheprecisiontobepossibletochoosethemillingandthegrinding.Theholeprocessingmethod'schoiceisquitecomplex,needstoconsiderthecomponentstheuniquefeature,theaperturesize,thelengthtodiameterratio,theprecisionandroughnessrequestaswellasthescaleofproductionandsooneachkindoffactor.Oftenmustuseseveraldifferentmethodsregardingtheaccuracyrequirementhighholetocarryontheprocessinginorder.Thisdesign'stemplate,willpassthroughboring,thefinearticulationworkingprocedureprocessing.
Whentheenginebedcarriesonthemachine-finishingtothecomponents,isguaranteedthattheworkpieceworkingaccuracy,firstneedstoguaranteetheworkpieceholdsthecorrectpositionontheenginebed,thencausestheworkpieceinthecorrectpositionthroughtheclamporganizationfixedmotionless,thisdutyiscompletesbytheenginebedjig.Regardingthesingleunit,thesmallbatchproduction,shouldusetheuniversaljigasfaraspossible,likethismayreducetheworkpiecetheproductioncost.Butbecausetheuniversaljigissuitableeachkindofworkpiecetheattiretoclamp,thereforetimeclampoftencomparesspendsthetime,andoperatescomplex,theproductionefficiencyislow,alsoguaranteestheworkingaccuracywithdifficulty,forthisreasonmustdesigntheunitclamp.
Keyword:
Craft,datum,cuttingspecifications,localizationdatum,positionerror.
第八章钻孔工序夹具的设计………………………………………24
8.3结构方案设计……………………………………………………………26
8.5钻模板与夹具体设计……………………………………………………30
第一章绪论
1.1选题目的和意义
技术工艺,是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。
随着我国板类零件市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。
了解国内外板类零件生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。
板类零件在工程中因为材料、外型表面、技术要求、功能和用途等多样化,使板类零件在工程领域上应用特别广泛。
正因如此,板类零件的加工工艺也各式各样。
如何在实现功能目标的情况下,降低成本,提高生产率,提高质量等是我们一直不断研究的内容。
1.2机械加工工艺现状
随着机械制造业的迅速发展以及科学技术的进步,机械制造工艺的内涵和面貌正不断的发生着变化,近年来的技术进展和发展趋势主要为以下几点:
(1)常规工艺的不断优化:
常规工艺的不断优化是实现高效化、强韧化、轻量化,以形成优质高效、低耗、少污染的先进使用工艺为主要目标,同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测系统的成套工艺服务,使优化工艺易于为企业所使用。
(2)新型加工方法的不断出现和发展:
各种新型加工方法及工艺,包括精密加工、超精密加工、特种加工和复合加工等的产生改变了传统的加工工艺,为适应机械产品的更新换代提出了更好的加工方法及工艺。
(3)自动化等高新技术与工艺的紧密结合:
计算机与自动化技术与工艺及设备相结合,使传统的工艺面貌发生了很大的变化。
1.3主要设计思路和内容
本课体的设计主要内容包括:
①对模板的使用及技术条件进行分析;②模板零件材料以及毛坯的选择;③模板零件加工工艺及热处理工艺的确定;④工序余量、工差、尺寸链的计算;⑤主要表面切削用量的计算。
具体技术路线是:
①调研,查阅相关文献资料,了解目前模板零件加工工艺状况。
②通过分析模板零件使用及技术条件,选择材料及毛坯;③确定模板加工工艺,确定工序尺寸、工序公差、切削用量,并绘制详细的加工工艺卡片,最后进行优化设计。
1.4预期设计结果
完成零件工艺的分析,工艺参数计算与分析,确定最佳工艺方案,对设备的选择及验算,对零件的设计;完成设计书的编写;完成工艺卡片的制作和夹具装配图绘制;完成论文综述和英文资料翻译。
通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力,熟悉常用材料的使用性能,正确选用材料;掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法;掌握机械加工工艺的制定过程,对一般的制造过程和方法有初步的了解,了解常用的零部件设计软件,并能熟练运用二维及三维软件进行设计;定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。
使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固,对以前所学的知识得以温故而知新,更好的掌握学过的知识,为将来的工作奠定一个良好基础。
通过模板零件的新型加工工艺,大大的改善原有的加工工艺及加工精度,更好的保证了产品质量,很好的提高产品的生产率。
第二章模板工艺分析及生产类型的确定
2.1模板使用状况及工艺设计要求
我们熟知的板类零件有上模座、下模座、推件板、推杆固定板、推杆垫块,以及钻模中的钻模板等。
本课题主要任务是完成模板零件机械加工工艺规程的制定,模板零件的机加工艺其主要技术要求如下:
(1)模板零件的技术要求,见给定的模板零件图,大批量生产,产量为五万件。
(2)模板零件机加工艺规程设计,应满足加工质量、生产率和经济性要求,并结合生产车间实际情况。
2.2模板的技术要求
由零件图可以看出,该模板的结构不是很复杂,加工表面也不多,加工精度要求也不高,但主要注意其位置精度要求。
2.2.1加工表面的尺寸精度、形状精度和位置精度
表2-1:
模板技术要求表
加工表面
尽寸用偏差
公差及精度等级
表面粗糙度等级Ra/μm
形位公差/mm
A
28
IT8
0.8
B
56
IT8
3.2
C
84
IT8
0.8
D
Φ6.6
IT7
3.2
E
Φ18
IT7
0.8
F
Φ15
IT6
0.8
2.2.2加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求
表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差。
它主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切削分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。
从零件图上可知表面粗糙度有Ra0.8um,Ra1.6um,Ra3.2um。
对表面质量的要求较高。
热处理及其它要求(如动平衡、未注圆角、去毛刺、毛坯要求等)。
由零件的技术要求可知,该零件的毛坯为铸件,零件要求退火处理,其坯重为2.2kg。
2.3审查模板的工艺性
分析零件图可知,模板端面要进行铣削加工,表面精度较高,属于工作表面,但尽管加工精度较高,也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保质保量的加工出来;其余非工作表面加工精度要求较低,不需要高精度机床加工,通过铣削,钻床的加工即可达到加工要求。
因此,该零件的工艺性较好。
2.4确定模板的生产类型
零件的生产纲领为:
N=Q·n(1+a%)(1+b%)(件/年)其中,产品年产量Q为台/年,每台产品中该零件的数量为n件/台,零件备品率为a%,零件废品率为b%。
从初始资料和计算结果可知,该零件为中批生产。
根据设计要求,该零件年产量50000件,属于大批大量生产批次。
第三章确定毛坯、绘制毛坯简图
3.1选择毛坯
零件材料为灰铸铁HT200,在工作时模板在某些场面要经常正反转,与接触表面受摩擦作用,所以零件在工作过程中受到交变载荷和冲击载荷,要求有较高的强度,因此应该选择铸件毛坯。
由于零件的轮廓尺寸不大,生产纲领达到大批生产水平,考虑到零件不加工表面的形状,可以采用砂型铸造脱箱射压式成型,这对于提高生产率,减少切削加工的劳动量,保证加工精度,都是有利的。
3.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量
由【5】表10-8铸件机械加工余量表可知,要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素:
3.2.1尺寸公差等级
由【5】表10-6成批大量生产铸件的尺寸公差等级表查得,该模板零件的公差等级为CT8~10,选取为CT9。
3.2.2尺寸公差
由【5】表10-5铸件的尺寸公差数值查得,该模板零件的各尺寸公差。
0~10mm
10~16mm
16~25mm
25~40mm
40~63mm
1.5mm
1.6mm
1.7mm
1.8mm
2.0mm
3.2.3机械加工余量等级
由【5】表10-9铸件机械加工余量等级选择表查得,该模板零件的机加工余量等级为5~7,选择7级。
3.2.4机械加工余量
由【5】表10-8铸件机械加工余量表查得,该阀盖零件的机加工余量为2mm。
3.3绘制模板铸造毛坯图
由于该零件的加工性,为了保证产品的质量及基本形状,有部分面不用加工,用机械加工的方法无法达到,必须用铸造满足要求,因此,铸造毛坯图和零件图一样。
集合上一步查出数据,绘制毛坯图如下:
第四章拟定模板工艺路线
4.1、定位基准的选择
基准:
基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。
基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。
在工件工序图中,用来确定本工序加工表面位置的基准,加工表面与工序基准之间,一般有两次核对位置要求:
一是加工表面对工序基准的距离要求,即工序尺寸要求;另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求,如平行度,垂直度等。
工件定位时,用以确定工件在夹具中位置的表面(或点,线)称为定位基准,定位基准的选择,一般应本着基准重合原则,尽可能选用工序基准作为定位基准,工件在定位时,每个工件的夹具中的位置是不确定的,一般是限制工件的六个自由度,分别是指:
沿三坐标轴的移动自由度,和绕三坐标轴转动的自由度。
基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一,基面选择正确合理,可以使加工质量的到保证,减轻劳动强度,生产效率得到提高。
否则,会使加工困难,甚至造成加工零件报废
1)粗基准的选择
粗基准选择原则:
选择粗基准,主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续工序提供精基准。
为了方便地加工出精基准,使精基准面获得所需加工精度,选择粗基准,以便于工件的准确定位。
选择粗基准的的出发点是:
一要考虑如何合理分配各加工表面的余量;二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求,一般应按下列原则来选择:
(1)若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应优先选择该表面为粗基准。
(2)若工件每个表面都有加工要求,为了保证各表面都有足够的加工余量,应选择加工量最少的表面为粗基准。
(3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求,则应选择某个加工面为粗基准。
(4)选择基准的表面应尽可能平整,没有铸造飞边,浇口,冒口或其他缺陷。
粗基准一般只允许使用一次。
粗基面选择:
为了加工出上述精基面,很显然,应以外圆和一个端面作为粗基面,镗,半精镗内孔。
2)精基准的选择
精基准选择原则:
选择精基准时,应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度,并要达到使用起来方便可靠。
一般应按下列原则来选择:
(1)基准重合原则;应选择设计基准作为定位基准。
(2)基准统一原则;应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面,采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差,并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似,从而简化夹具的设计和制造。
(3)自为基准原则;有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择加工表面本身来作为定位基准。
(4)互为基准原则;对于相互位置精度要求高的表面,可以采用互为基准,反复加工的方法。
(5)可靠,方便原则;应选择定位可靠,装夹方便的表面作为精基准。
精基面选择:
根据精基面的选择原则。
选择精基面时,首先应考虑基准重合问题,即在可能的情况下,应尽量选择螺纹孔和端面作为精基准。
根据该工件的特点和加工要求,选择端面精基面。
。
4.2加工方法的选择
首先确定零件主要表面最终工序的加工方法
零件是由若干个基本表面组成的。
由于零件的主要表面直接影响零件和产品的质量,所以应首先确定其最终工序的加工方法。
(1)工件材料的性质
加工方法的选择,常受工件材料性质的限制,例如淬火钢淬火后应采用磨削加工;而有色金属磨削困难,常采用高速精密车削或金刚镗进行精加工。
(2)工件的结构形状和尺寸
外圆表面多采用车削或磨削,回转体零件上较大直径的孔亦可采用车削或磨削,箱体上孔径较大或长度较短的孔宜选用镗削,孔径较小时宜用铰削。
(3)各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度
选定的加工方法应能达到所需要的加工精度和表面粗糙度,并符合经济性的要求。
在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备和工艺设备,以及标准技术等级的工人不延长加工时间)所能保证的加工精度,称为经济加工精度,简称经济精度。
常用加工方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度。
表4-1平面铣加工方案的经济精度和表面粗糙度
【3】表1-6外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度
加工方法
加工情况
经济精度
等级
表面粗糙度
Ra/μm
周铣
粗铣
半精铣
精铣
11~13
8~11
6~8
5~20
25~10
0.63~5
端铣
粗铣
半精铣
精铣
11~13
8~11
6~8
5~20
25~10
0.63~5
表4-2孔加工方案的经济精度和表面粗糙度
【3】表1-7孔加工方案的经济精度和表面粗糙度
序号
加工方案
经济精度
等级
表面粗糙度
Ra/μm
适用范围
1
钻
IT11~12
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实坯,也用于加工孔径<15~20mm的有色金属
2
钻—铰
IT8~9
3.2~1.6
3
钻—粗铰—精铰
IT7~8
1.6~0.8
4
钻—扩
IT10~11
12.5~6.5
同上,但孔径>15~20mm
5
钻—扩—粗铰—精铰
IT7
1.6~0.8
6
钻—扩—铰
IT6~9
3.2~0.32
7
钻—扩—机铰—手铰
IT5
1.25~0.08
8
钻—扩—拉
IT7~69
1.6~0.01
大批量生产中小零件的通孔(精度由拉刀的精度而定)
9
粗镗(或扩孔)
IT11~12
0.08~0.008
除淬火钢外的各种材料,毛坯有铸出孔或锻出孔
10
粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)
IT8~9
3.2~1.6
11
粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)—精镗(铰)
IT7~8
1.6~0.8
12
粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)—精镗(浮动镗刀块精镗)
IT6~7
0.8~0.4
13
粗镗(扩)—半精镗—磨孔
IT7~8
0.8~0.2
主要用于加工淬火钢,也可用于未淬火钢,但不宜用于有色金属
14
粗镗(扩)—半精镗—粗磨—精磨
IT6~7
0.2~0.1
15
粗镗—半精镗—精镗—金钢镗
IT5~7
0.4~0.05
主要用于精度要求高的有色金属加工
16
钻—(扩)—粗铰—精铰—珩磨
IT5~7
0.2~0.025
黑色金属
17
钻—(扩)—拉—珩磨
18
粗镗—半精镗—精镗—珩磨
19
以研磨代替上述方案中的珩磨
IT6级以上
<0.1
表4-3各种加工方法的加工经济精度
【3】表1-20各种加工方法的加工经济精度
加工方法
经济精度
加工方法
经济精度
外
圆
表
面
粗车
IT11~13
内
孔
表
面
钻孔
IT12~13
半精车
IT8~10
钻头扩孔
IT11
精车
IT7~8
粗扩
IT12~13
细车
IT5~6
精扩
IT10~11
粗磨
IT8~9
一般铰孔
IT10~11
精磨
IT6~7
精铰
IT7~9
细磨
IT5~6
细铰
IT6~7
研磨
IT5
粗拉毛孔
IT10~11
平
面
粗车端面
IT11~13
精拉
IT7~9
精车端面
IT7~9
粗镗
IT11~13
细车端面
IT6~8
精镗
IT7~9
粗铣
IT9~13
金刚镗
IT5~7
精铣
IT7~11
粗磨
IT9
细铣
IT6~9
精磨
IT7~8
拉
IT6~9
细磨
IT6
粗磨
IT7~10
研磨
IT6
精磨
IT6~9
细磨
IT5~7
研磨
IT5
基于上述要求,将重要的表面的加工方法列于如下表4-4:
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度等级Ra/μm
最终加工方案
备注
A
IT8
0.8
粗铣—半精铣—精铣
【3】表1-7
B
IT8
3.2
粗铣-半精铣
【3】表1-10
C
IT8
0.8
粗铣—半精铣—精铣
【3】表1-6
D
IT7
3.2
钻孔
【3】表1-6
E
IT7
0.8
钻-精镗
【3】表1-6
F
IT6
0.8
钻-精镗
【3】表1-7
4.3加工阶段的划分
当零件的加工质量要求比较高时,往往不可能在一道工序中完成全部加工工作,而必须分几个阶段来进行加工。
加工阶段:
整个工艺过程一般需划分为如下几个阶段:
预先加工阶段:
这一阶段的主要任务是毛坯的准备和预先热处理。
粗加工阶段:
这一阶段的主要任务是切大部分余量,关键问题是提高生产率。
半精加工阶段:
这一阶段的主要任务是为零件主要表面的精加工做好准备,并完成一些次要表面的加工。
精加工阶段:
这一阶段的主要任务是保证零件主要表面的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求。
这是关键的加工阶段,大多数零件的加工经过这一加工阶段就已完成。
光整加工阶段:
对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面,还要安排光整加工。
这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和减小表面粗糙度值,一般不用来纠正位置误差。
位置精度由前面工序保证。
划分加工阶段的原因
1)利于保证加工质量。
2)合理使用设备。
3)便于安排热处理。
4)便于及时发现毛坯缺陷,以及避免损伤已加工表面。
4.4工序的集中与分散
工序集中与工序分散是拟定工艺路线时,确定工序数目或工序内容多少的两种不同原则,它与设备类型的选择有密切的关系。
(1)工序集中
工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成,每道工序的加工内容较多。
其特点是:
1)采用高效专业设备及工艺装备,生产率高
2)工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。
3)工序数目少,可减少机床数量、操作工人数和生产面积,还
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