排气管328-8906的工艺分析及生产类型的确定(19页).doc

-排气管328-8906的工艺分析及生产类型的确定-第 13 页目录摘要11、排气管328-8906的工艺分析及生产类型的确定31.1、排气管328-8906的用途31.2、排气管328-8906的技术要求：41.3、审查排气管328-8906的工艺性41.4、确定排气管328-8906的生产类型42、确定毛胚、绘制毛胚简图52.1、选择毛胚52.2、确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量52.2.1、公差等级52.2.2、排气管328-8906锻造毛坯尺寸工差及加工余量52.2.3、绘制排气管328-8906毛坯简图63、拟定排气管328-8906工艺路线63.1、定位基准的选择63.1.1、精基准的选择63.2.2、粗基准的选择63.2 、表面加工方法的确定73.3、加工阶段的划分73.4、工序的集中与分散73.5、工序顺序的安排83.5.1、机械加工工序83.5.2、热处理工序83.6、确定工艺路线84、加工余量、工序尺寸和工差的确定95、切削用量、时间定额的计算105.1、切削用量的计算105.1.1、钻孔工步105.1.2、 粗铰工步105.1.3、精铰工步105.2、时间定额的计算115.2.1、基本时间tj的计算115.2.2、辅助时间ta的计算115.2.3、其他时间的计算115.2.4、单件时间tdj的计算126、夹具设计126.1、提出问题136.2、设计思想136.3、夹具设计146.3.1、定位分析146.3.2、切削力及夹紧力的计算146.3.3、夹具操作说明166.3.4、确定导向装置167、体会与展望168、参考文献18摘要这次设计的是排气管328-8906的工序。其中零件图、毛坯图、夹具装配体图各一张，机加工工艺过程卡片一张，及各个工艺卡片。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定排气管的工艺路线图，制定该工件的机加工的模具及其夹紧方案，出一张夹具装配图和一张零件图。机械加工的工艺过程及其夹具的设计是就我们学过的各个课程的一次综合性的训练，对我们以后我工作能力是一次很大的挑战，我们需要综合各个已学课程来完成这次设计。这是一次挑战，也是一次难得的锻炼机会。就我本人来说，我也通过这次设计对自己未来的工作进行一次全面的训练，从中学习到如何实际解决问题的能力。由于本人的能力所限，设计可能存在很多问题，希望老师及时的指正批评。Abstract This design is the process of exhaust pipe 328-8906. Which part drawing, blank drawing, each a fixture assembly diagram, a machining process card, and the process card. According to the nature of the components and parts on the drawing of each face roughness to determine the size of the blank and machining allowance. Finally proposed the exhaust pipe technology roadmap, formulate the workpiece machining mold and the clamping scheme, a fixture assembly drawings and a part drawing.Machining processes and the design of fixture is the course we learned of a comprehensive training, later I work ability to us is a big challenge, we need each has lessons to complete the design. This is a challenge, is also a rare opportunity to exercise.As for me, I also through this design work for yourself in the future for a comprehensive training, learn to how to practical problem solving skills. Due to the limitation of my ability, design there may be many problems, hope the teacher timely correct criticism.1、排气管328-8906的工艺分析及生产类型的确定排气管328-8906零件图1.1、排气管328-8906的用途发动机有进气自然有排气呀，简单的比喻像人的呼吸一样。由于发动机气缸内混合气体燃烧，要排除废气，并伴有噪声，所以加装了消音器和空气净化器。而有些车为了增加马力，还在排气管的位置增加了涡轮增压器。如图的排气管是加装在发动机缸的的出气口，其发挥的作用是净化空气，消除噪声的效果。1.2、排气管328-8906的技术要求：排气管328-8906的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)排气管328-8906右端面100IT133.5排气管328-8906中端面55IT133.5排气管328-8906上端面28IT133.5排气管328-8906上孔15IT83.5排气管328-8906中孔12IT83.5排气管328-8906下孔6IT73.514孔14IT133.522沉槽22IT133.536.6的车削36.6IT133.51.3、审查排气管328-8906的工艺性该排气管328-8906结构简单，形状普通，属一般的管类零件。主要加工表面有排气管328-8906左、右端面，上端面，其次就是14孔及11孔，14、11孔的加工端面均为平面，后面又要加工此端面的22的沉槽，加工过程需先用钻头钻孔，然后用铣刀铣沉槽，以保证孔及其沉槽的加工精度。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，只需用数控加工中心，即可达到其指定的表面精度要求。通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。可用大型的数控加工中心将其加工出来。1.4、确定排气管328-8906的生产类型依设计题目知：Q=5000件/年，m=1件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式得：N=5000台/年X1件/台X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75排气管328-8906重量为3.53kg，由表1-3知，排气管328-8906属轻型零件；由表1-4知，该排气管328-8906的生产类型为大批生产。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1、选择毛胚排气管328-8906在工作过程中承受冲击载荷及各种应力和一定的高温和腐蚀性，毛胚需选用锻件才满足工作要求。该排气管328-8906的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用锻造。2.2、确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1、公差等级由排气管328-8906的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。2.2.2、排气管328-8906锻造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注排气管328-8906右端面1.5+0.5=21220.5±0.5表2-1至表2-5排气管328-8906中端面0.8+0.2=1158±0.5表2-1至表2-5排气管328-8906上端面0.8+0.2=1158±0.5表2-1至表2-514孔0.8+0.2=10.0714-0.050.02表2-1至表2-511孔0.7+0.3=10.411-0.850.85表2-1至表2-522沉槽1+0.3=1.3222±1表2-1至表2-522沉槽1+0.3=1.3222±1表2-1至表2-559的车削1.7+0.3=20.0561±1表2-1至表2-52.2.3、绘制排气管328-8906毛坯简图3、拟定排气管328-8906工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1、精基准的选择 根据该排气管328-8906零件的技术要求，选择排气管328-8906右端面和6孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。6孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位排气管328-8906两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合。选用排气管328-8906右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该排气管328-8906在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.2.2、粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择排气管328-8906左端面和12外圆面作为粗基准。采用12外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用排气管328-8906右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2 、表面加工方法的确定 根据排气管328-8906零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注排气管328-8906右端面1.5+0.5=21220.5±0.5表2-1至表2-5排气管328-8906中端面0.8+0.2=1158±0.5表2-1至表2-5排气管328-8906上端面0.8+0.2=1158±0.5表2-1至表2-514孔0.8+0.2=10.0714-0.050.02表2-1至表2-511孔0.7+0.3=10.411-0.850.85表2-1至表2-522沉槽1+0.3=1.3222±1表2-1至表2-522沉槽1+0.3=1.3222±1表2-1至表2-559的车削1.7+0.3=20.0561±1表2-1至表2-53.3、加工阶段的划分该排气管328-8906加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（排气管328-8906右端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣排气管328-8906中端面、上端面、14孔、11孔、22沉槽、59孔。在半精加工阶段，完成排气管328-8906中端面、上端面和11孔、14孔的精铣加工和12盲孔的钻-铰-精铰加工及12孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排排气管328-8906的加工工序。该排气管328-8906的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1、机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准排气管328-8906左端面和上端面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工排气管328-8906中端面，再加工M10孔。3.5.2、热处理工序 加工之前进行时效处理。3.5.3辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该排气管328-8906工序的安排顺序为：在、实效处理基准加工粗加工精加工。3.6、确定工艺路线工序号工序名称工序内容设备工艺装备1铣削 粗铣右端面，精铣右端面Ra=3.5m加工中心J55端面铣刀、游标卡尺2铣削粗铣上端面，精铣上端面Ra=3.5m加工中心J55端面铣刀、游标卡尺3铣削粗铣上端面，精铣上端面Ra=3.5m加工中心J55端面铣刀、游标卡尺4钻孔钻孔13.5mm，扩孔至14m，Ra=3.5m加工中心J55麻花钻、内径千分尺5钻孔钻孔13.5mm，扩孔至14m，Ra=3.5m加工中心J55麻花钻、内径千分尺6钻孔钻孔11.5mm，扩至12mm，Ra=3.5m加工中心J55麻花钻、内径千分尺7铣削粗铣22.5的沉槽，精铣22mm的沉槽，Ra=3.2m加工中心J55铣刀、游标卡尺8铣削粗铣22.5的沉槽，精铣22mm的沉槽，Ra=3.2m加工中心J55铣刀、游标卡尺9铣削粗铣22.5的沉槽，精铣22mm的沉槽，Ra=3.2m加工中心J55铣刀、游标卡尺10铣削粗铣22.5的沉槽，精铣22mm的沉槽，Ra=3.2m加工中心J55铣刀、游标卡尺11车削粗车至59.5mm，精车59mm，Ra=3.5m加工中心J55车刀、游标卡尺12车削车1.5x45º倒角，Ra=3.5m加工中心J55车刀、游标卡尺、角度尺13去毛刺钳工台平锉14清洗清洗机清洗机在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了排气管328-8906的工艺路线。4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻-铰-精铰11孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，精铰余量Z精铰=0.04mm；粗铰余量Z粗铰=0.16mm;钻孔余量Z钻=11.8mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.015mm;粗铰：0.058mm;钻：0.15mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：120+0.015mm;粗铰11.9600+0.058mm;钻：11.800+0.15mm,它们的相互关系如下图所示。5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻-铰-精铰14孔与车右端面工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算5.1.1、钻孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=11.8mm.2) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3）切削速度的计算 由表5-22，切削速度v选取为22m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=897.6 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960 r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=25.6 m/min。5.1.2、 粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取ap=0.16mm。 2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=53 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=3.7 m/min。5.1.3、精铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.04mm。2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3） 切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=106.2r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=5.3m/min。5.2、时间定额的计算5.2.1、基本时间tj的计算（1） 钻孔工步根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=18mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(12)=11.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=680mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间为20s。（2） 粗铰工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（11.96-11.8）/2=0.08的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。（3） 精铰工步同上，根据表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的基本时间。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（15-14.96）/2=0.02的条件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.4 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。5.2.2、辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x20s=3.0s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x42s=6.3s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x36s=5.4s;5.2.3、其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于排气管328-8906的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(20s+3.0s)=1.38s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;5.2.4、单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步tdj钻=20s+3.0s+1.38s=24.38s;粗铰工步tdj粗铰=42s+6.3s+2.90s=51.20s;精铰工步tdj精铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=24.38s+51.20s+43.88s=119.46s。将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6、夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。在设计夹具时，尽量减少装夹的次数，本模具采用如图所示装夹方式可在一次装夹完成所有的加工步骤，既减少了工人的加工强度，也提高了加工的精度。合装图合装示意图6.1、提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，两个支撑钉限制2个自由度，线接触面限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由单螺旋夹紧机构和固定手柄压紧螺钉夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻套与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。6.2、设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对12孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT13，表面粗糙度Ra12.5，钻、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3、夹具设计6.3.1、定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工11孔时，采用排气管328-8906右端面和右端腰型安装板上表面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm6.3.2、切削力及夹紧力的计算刀具：10.5的麻花钻，11铰刀。钻孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式： 式中 P钻削力t钻削深度,18mmS每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 11.8mmHB布氏硬度，55HRC 所以 =720（N）钻孔的扭矩：式中 S每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 11.8mmHB布氏硬度，55HRC=2478(N·M)铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式：式中 P切削力t钻削深度, 18mmS每转进给量, 0.4mmD铰孔钻直径, 12mmHB布氏硬度，55HRC 所以 = 5.0（N）铰孔的扭矩：式中 t钻削深度, 18mmS每转进给量, 0.4mmD铰刀直径, 12mmHB布氏硬度，55HRC =9.3（N·M）钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 =766（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.3.3、夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过右面安装板的上表面孔和侧面为定位基准，在支撑钉和平面实现完全定位，以钻套引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构和固定手柄压紧螺钉夹紧工件。定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。6.3.4、确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻、铰的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用固定钻套作为刀具的导向元件，查表9-13，确定钻套高度H=2d=2×12=24mm，排泄空间h=0.83d=10mm。7、体会与展望通过这几个月的学习，通过老师的指导和自己的努力，终于完成了这个项目，毕业设计设计作为整个大学课程总结的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。经过这几个月的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们多多斧正。通过这几个月的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。8、参考文献1孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，19912李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，19933崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，19934王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，19875黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，20046薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，19957崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南. 化学工业出版社，2006.128陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.9司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，199110张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.1111艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002