壳体支架加工工艺及其夹具设计说明书.doc
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1、摘 要本课题的主要研究内容是某种壳体零件的机械加工工艺及其夹具设计。壳体零件是一种很重要的零件,它起到了支承和包容传动的作用。本课题的主要任务就是设计一种加工成本低,加工时间短,加工过程合理的方案,以及设计一种专用夹具。在设计初,首先要看懂零件图,并对零件的结构和工艺进行分析,明确粗基准和精基准的选择,确定零件的加工余量与毛坯的尺寸,从而明确零件的加工工艺过程,最后再计算各工序的切削用量及工时。夹具是零件加工的定位夹紧装置,是加工零件的一种必不可少的装置。随着零件的尺寸变化,越来越多的夹具被淘汰了,因此,设计一套专用夹具是十分有必要的。在设计专用夹具时要考虑工件的定位方案(如:定位原理分析、定
2、位方法、定位元件及其装置),工件的夹紧方案和设计夹紧机构,夹具的其他组成部分,夹具的结构形式等。关键字:壳体,工艺分析,专用夹具AbstractThe main research contents of this subject is mechanical processing technology and fixture design of some of the shell parts.The shell parts of all kinds of parts is very important,and it plays a supporting and embracing transmi
3、ssion function.The main task of this project is to design a low cost,short processing time,a scheme of reasonable,but also to design a special fixture.At the beginning of the design,first of all to understand the part drawing,and the structure and process of parts is analyzed,clear and benchmark cru
4、de benchmarks selection,determination of machining allowance and blank parts size,machining process so as to clear the parts,then calculate the amount of cutting and working hours of each working procedure.Fixture clamping device parts processing,is a device for processing parts.Along with the chang
5、e in the size of the fixture parts,more and more to be eliminated,therefore,to design a special fixture is very necessary.In the design of special furniture to consider the work piece positioning program (such as:positioning principle analysis,positioning method,positioning device and device),work p
6、iece clamping scheme and the design of clamping mechanism,the other part of the the furniture,fixture structure etc.Keywords:Housing,Process Analysis,Special fixture 目 录第一章 前言 3 第二章 工艺规程设计 52.1 零件的分析 5 2.1.1 壳体支架的用途 5 2.1.2 壳体支架的技术要求 6 2.1.3 确定壳体支架的生产类型 62.2 确定毛坯 6 2.2.1 选择毛坯 6 2.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余
7、量 72.3 拟定支架壳体工艺路线 7 2.3.1 定位基准的选择 7 2.3.2 各表面加工方案的确定 7 2.3.3 加工阶段的划分 7 2.3.4 工序的集中与分散 8 2.3.5 工序顺序的安排 8 2.3.6 机床设备及工艺装备的选用 9 2.3.7 确定工艺路线 92.4 确定加工余量和工序尺寸 10 2.4.1 工序3和工序4加工20孔两端面至设计尺寸 10 2.4.2 工序5和工序7加工35孔右端面至设计尺寸 12 2.4.3 工序9和工序11加工左侧20孔两端面至设计尺寸 14 2.4.4 工序10和工序11加工右侧20孔两端面至设计尺寸 16 2.4.5 工序12加工壳体侧
8、面至设计尺寸 18 2.4.6 工序14和工序15加工底板两端面至设计尺寸 20 2.4.7 工序16钻、粗铰、精铰20孔 22 2.4.8 工序17钻、粗铰、精铰40孔 232.5 确定切削用量及时间定额 24 2.5.1 确定切削用量 24 2.5.2 时间定额的计算 26第三章 专用夹具设计 303.1 铣床夹具设计 30 3.1.1 铣床夹具的设计要点 30 3.1.2 定位基准的选择和定位误差的分析 30 3.1.3 铣削力和夹紧力的计算 31 3.1.4 夹具的结构组成 32 3.1.5 夹具的操作方法 333.2 镗床夹具设计 33 3.2.1 镗床夹具的设计要点 33 3.2.
9、2 镗床夹具的结构分析和误差分析 37 3.2.3 切削力和夹紧力的计算 39 3.2.4 镗床夹具的结构组成 40 第四章 总结 41致谢 43参考文献 44附录 45第一章 前 言本次毕业设计的题目为支架壳体加工工艺及其夹具设计,该零件属于批量生产,因此,我们需要考虑使用专用夹具来提高生产率。通过查工艺手册,以及结合零件的技术要求与外型特点,进行机械加工工艺设计。本科毕业设计需要我们结合大学四年所学的多门专业课程的知识,加以相关资料的知识补充。机械加工工艺规程的制定需要达到设计图纸规定的各项技术要求,与此同时还要兼顾产品的生产率和经济性。这样的设计要求需要设计者具有丰富的生产实践经验和扎实
10、的机械制造工艺基础理论知识。合理的机械加工工艺规程,可以促使产品优质、高产和低消耗的生产。另一方面,机械加工工艺规程也是生产准备和计划调度的主要依据,有了机械加工工艺规程,则后续原材料和毛坯的供应,机床的调整,专用工艺装备的设计与制造,生产作业计划的编排,劳动力的组织,以及生产成本的核算都基本可以进行确定和预先安排。在机械加工工艺规程制订时,可以根据零件的生产类型和设备条件,考虑加工质量、生产率和经济性条件制定多套工艺方案,最后在几套方案中选择最优方案。机床夹具设计的初衷是为了保证产品的质量、提高生产效率和减轻劳动强度以及降低生产成本,夹具的主要作用是使工件相对于机床或刀具拥有正确的位置,并且
11、在加工过程中保持这个位置不变。夹具在大批量生产中的使用可以有效的提高经济效益。用夹具装夹工件有以下优点:(1) 能稳定地保证工件的加工精度。不因为人员技术差异产生产品的较大差异。(2) 能提高劳动生产率。减少辅助工时,提高劳动生产率;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,因此可加大切削用量。多件、多工位装夹工件的夹具以及高效夹紧机构,也可以提高劳动生产率。(3)能扩大机床的使用范围(4)能降低成本。夹具在批量生产过程中,劳动生产率提高,降低了生产成本。夹具制造成本在大批生产的前提下基本可以被平均化,小于由于提高劳动生产率而降低的成本。批量愈大,夹具经济效益就越显著。本次对于支架壳体零件加工工艺及
12、夹具设计的主要任务是: 1. 了解支架类零件的结构特点2. 设计该支架的加工工艺路线3. 设计并绘制夹具的装配图4. 掌握较复杂零件的机械加工工艺规程的制定5. 对夹具设计过程进一步地了解由于编者水品有限,毕业设计说明书中难免有误漏欠妥之处,恳请各位老师批评指正。第二章 工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 壳体支架的用途本次设计的零件是支架壳体。支架壳体是一种起支撑、连接、固定其他零件和承受负载的零件。同时也起着保护运动零件和其他零件的作用。该零件通过零件上下侧通孔的管道和其他壳体零件连接在一起,使这些零件在空间中保证正确的位置关系,在机械结构中壳体零件有着重要作用,故支架壳体零件的加工
13、需要我们不断优化工艺以适应生产要求。图2.1和图2.2分别为该零件的三维图和零件图。图2.1 支架壳体三维仿真图图2.2 支架壳体零件图2.1.2 壳体支架的技术要求此支架壳体的的外形较为复杂,需要我们采用铸造工艺来进行下料完成初步造型。在工艺过程中主要加工面是上下的两个通孔,轴孔之间有相当高的位置和形状的要求,同时在不同轴孔之间有相互的位置关系。该壳体支架的全部技术要求列于表2.1中。表2.1 壳体支架零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度表面粗糙度形位公差/mm底板底面12IT93.2底板顶面12IT1212.535孔两端面46IT12/IT912.5/3.240孔两端面46IT
14、1212.520孔两端面30/35IT12/IT912.5/3.2壳体侧面82IT1212.520孔20IT71.6与40孔平行度为0.0240孔40IT71.6同轴度为0.0135孔35IT71.645沉孔45IT93.22.1.3 确定壳体支架的生产类型依设计题目知:Q=3000台/年,m=1件/台;结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取3%和5%。代入式:N=Qm(1+a%)(1+b%),得N=3105.45件/年根据壳体支架的质量查表得知,该壳体支架属于轻型零件;再查机械加工零件生产类型划分表得知,该壳体支架的生产类型为中批生产。2.2 确定毛坯2.2.1 选择毛坯根据零件图可知,
15、零件材料为灰口铸铁,零件形状为非圆柱体,外形较为复杂,为了保证准确造型并且尽量减少加工余量,减轻劳动强度,提高劳动效率,同时兼顾本次中批生产的生产要求,本次零件我们选用铸造毛坯工艺,这样的下料方式可以让毛坯形状与成品相似,加工方便,省工省料。这里我们可以选择金属型来进行铸造加工,毛胚余量放3-5mm。由于本次加工过程中零件需要进行装夹定位来保证镗孔精度,但是零件的外形不适合普通装夹工具等装夹,所以我们考虑在铸造是增加工艺底板添加辅助工艺定位基准面。2.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量查铸件的机械加工余量表和毛坯铸件典型的机械加工余量等级表,可确定如下各项因素。1.公差等级 由支架壳体的
16、功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。2.零件表面粗糙度由零件图可知,该支架壳体各加工表面的粗糙度均大于等于1.5um,即Ra1.6um。2.3 拟定支架壳体工艺路线2.3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后确定粗精准。1. 精基准的选择根据支架壳体零件的技术要求和装配要求,选择支架壳体轴孔35H7右端面,轴孔35H7和轴孔20H7右端面作为精基准,符合“基准重合”原则;同时,零件上很多表面都可以采取该组表面作为精基准,又遵循了“基准统一”原则。另外,可选用工艺底板底面和尺寸106作为精基准,轴孔20H7和轴孔40H7符合“互为基准”原则。2. 粗基
17、准的选择作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该零件粗基准采用支架零件工艺底板尺寸12下底面,原因是该面加工后为后续加工端面以及镗孔和端面孔钻削提供了保证,定位方式可以采用一压板。2.3.2 各表面加工方案的确定根据支架壳体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,查孔和平面加工方案的经济精度和表面粗糙度表,确定各表面加工方案,如表2-2所示。2.3.3 加工阶段的划分在选定支架壳体各表面加工方法后,就需要进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置,这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面,总是先粗加工后精加工,但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的,
18、不能拘泥于某一表面的加工。该支架壳体加工质量要求较高,可将加工阶段分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准(底板底面)准备好,使后继工序都可以采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;另外,底板右端面、上通孔右端面的粗铣也都要放在粗加工阶段进行。在半精加工阶段,完成底板底面的精铣加工。在精加工阶段,进行上通孔右端面的精铣加工。表2.2 支架壳体零件各表面加工方案加工表面经济精度表面粗糙度Ra/um加工方案底板底面IT93.2粗铣精铣底板顶面、右端面IT1212.5粗铣35孔右端面IT93.2粗铣精铣20H7孔IT71.6钻粗铰精铰40H7孔IT71.6钻粗铰精铰3
19、5H7孔IT71.6钻粗铰精铰45沉孔IT93.2粗镗半精镗精镗壳体侧面IT1212.5粗铣20孔两端面IT12/IT912.5/3.2粗铣/粗铣精铣2.3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据,它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于支架壳体零件的生产类型为中批生产,确定选用工序集中的原则组织工序内容,一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工,以提高生产率;另一方面也可以减少工件的装夹次数,有利于保证各加工表面之间的相互位置精度,并可以缩短辅助时间。2.3.5 工序顺序的安排1. 机械加工工序1) 遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准底板底
20、面106mm。2) 遵循“先粗后精”原则,对各加工表面都是先安排粗加工工序,后安排精加工工序。3) 遵循“先主后次”原则,先加工主要表面底板底面和20H7孔、40H7孔和35H7孔;后加工次要表面上通孔右端面和底板右端面。4) 遵循“先面后孔”原则,先加工底板底面,再加工20H7孔;先加工40H7孔和35H7孔,再加工45沉孔。2. 热处理工序35孔右端面在精加工之前进行局部高频淬火,淬火硬度大于47HRC,有利于提高耐磨性。3. 辅助工序粗加工35孔右端面和热处理后,安排校直工序;在半精加工后,安排去毛刺、中检工序;精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述,该支架壳体的安排顺序为:基准
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