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畢業(yè)設(shè)計說明書
設(shè)計題目: 箱體零件的機(jī)械加工工藝及專用夾具設(shè)計
設(shè)計者: 陳成
學(xué)號: 2110011210
指導(dǎo)老師: 張月芹
課設(shè)時間: 2014年5月
一、課程設(shè)計的目的
本次畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完了《機(jī)械制造工藝》課程,進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)之后的一個重要教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。它要求學(xué)生綜合應(yīng)用本課程及有關(guān)先修課程(工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)、金屬切削機(jī)床、金屬切削原理與刀具等)的理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計,是一次綜合訓(xùn)練。通過本次機(jī)械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計,應(yīng)達(dá)到以下目的:
1.能熟練運用“機(jī)械制造工藝學(xué)”課程中的基本理論以及生產(chǎn)實踐中學(xué)到的實踐知識,正確制定一個中等復(fù)雜零件的工藝規(guī)程。
2.能根據(jù)被加工零件的工藝規(guī)程,運用夾具設(shè)計的基本原理和方法,設(shè)計一套專用夾具。
3.培養(yǎng)熟悉并快速高效運用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力。
4.進(jìn)一步培養(yǎng)了識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件的基本技能。
二、設(shè)計的內(nèi)容與要求
1. 根據(jù)給定的零件繪制零件圖:
“角形軸承箱”零件圖 1張
2. 編制給定的零件機(jī)械加工工藝規(guī)程:
“角形軸承箱”機(jī)械加工工藝規(guī)程 1套
3. 設(shè)計零件某一道工序的機(jī)床夾具裝配圖:
“角形軸承箱”銑槽的專用夾具的裝配圖 1套
4. 設(shè)計夾具中主要非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
夾具底座 1張
5.編寫設(shè)計說明書
“角形軸承箱”零件工藝規(guī)程設(shè)計及機(jī)床專用夾具設(shè)計說明書 1份
三、零件分析
(一)分析零件的作用
1.固定軸承的運轉(zhuǎn)
2.讓軸承保持潤滑狀態(tài)
(二)零件的工藝分析
該零件是箱體類零件,形狀不規(guī)則,加工面大,尺寸精度、形位精度、表面精度要求均較高,零件的主要技術(shù)要求分析如下:(參閱附圖零件圖- )
1.孔徑為φ180H7的孔, 在φ180孔處倒角2×45°,表面粗糙度為1.6。
2.角形軸承箱的兩大端面,表面粗糙度為6.3,保證兩大端面之間的距離為100hhhh11。
3.角形軸承箱兩垂直面,表面粗糙度為12.5,保證端面到孔中心距離為148mm。
4.角形軸承箱的兩個槽,表面粗糙度為6.3, 垂直度為0.12,并保證槽底面到孔中心距離為140h11,槽寬為50H11,并保證槽兩個側(cè)面的粗糙度為6.3。
5.角形軸承箱兩端面上的6個孔的表面粗糙度為12.5,六個小孔均勻分布在φ220mm的圓周上,孔徑為φ130+0。4mm。
6.角形軸承箱兩槽上的兩個大孔,表面粗糙度為12.5,兩孔的中心線到槽底面的距離為310 mm,孔徑為φ25mm。
7.角形軸承箱的兩個小面的表面粗糙度為12.5,保證其到角形軸承箱垂直面的距離為58mm,并保證小面的水平距離為75mm。
圖1 角型軸承箱零件圖
圖2 角型軸承箱三維圖
對于題目要求的形位精度,在加工中保證方法如下:
a.內(nèi)孔有0.008的圓度要求,由于在加工內(nèi)孔時以平面定位,故加工平面用的定位元件如非標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷,非標(biāo)準(zhǔn)底板等精度要求應(yīng)達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn).同時對內(nèi)孔進(jìn)行粗鏜—半精鏜—精鏜,即可以保證圓度.
b.六個小孔具有較高的位置要求,為保證它與大孔的同軸度,采用分度盤在一個工序內(nèi)完成,避免重復(fù)加工可能引起的位置誤差.
c.兩相互垂直的槽由于其有垂直度和平行度和同軸度的要求,所以采用互為基準(zhǔn)原則反復(fù)加工,且采用一面兩孔和一面一孔一支承釘?shù)亩ㄎ环椒?,保證其精度和粗糙度要求;至于兩槽中的孔,也采用一面兩孔的定位方法保證其精度。
四、工藝規(guī)程設(shè)計
(一)確定毛坯的制造形式
由于毛坯零件的結(jié)構(gòu)比較簡單,所以采用砂型鑄造。工件的材料為HT200,毛坯的尺寸精度要求為IT11~12級。
(二)基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)零件的圖紙及零件的使用情況分析,知Φ180H7孔,槽寬等均應(yīng)通過正確的定位才能保證,故對基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以準(zhǔn)確的分析。
在粗加工時,按照粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用原則,在加工一個端面后以其為基準(zhǔn)加工它的相對端面,之后再以已加工端面為精基準(zhǔn)加工另一端面,即可達(dá)到加工精度要求。
在選擇精基準(zhǔn)時,以半精銑過的端面為統(tǒng)一基準(zhǔn)加工孔,繼而用端面及孔加工6個直徑為13的小孔,然后以一面兩孔為定位基準(zhǔn)加工大小端面以及槽上的孔。由于槽有較高的平行度,垂直度要求,又采用了互為基準(zhǔn)原則,交互加工兩槽。
(三)工藝路線的擬定
1、制定機(jī)械加工工藝路線
為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求,必須制定合理的工藝路線。
由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) ,所以采用通用機(jī)床配以專用的夾具,并考慮工序集中,以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量,使生產(chǎn)成本下降。
工藝路線方案
1.砂型鑄造
2.人工時效熱處理
3.銑兩端面 (臥式升降臺銑床,圓柱形銑刀, 互為基準(zhǔn)定位)
4.鏜mm的孔及倒角 (臥式鏜床,專用夾具,機(jī)夾單刃鏜刀,端面及外圓定位)
5.鉆Φ13mm孔 (搖臂鉆床,麻花鉆,以中心大孔、兩端面、兩大平面定位)
6.銑大平面 (立式升降臺銑床,鉤形壓板,立銑刀,一面兩孔定位)
7.銑兩槽 (立式升降臺銑床,鉤形壓板,立銑刀,一面兩孔定位,互為基準(zhǔn)定位)
8.銑小平面 (立式升降臺銑床,鉤形壓板,立銑刀,一面兩孔定位)
9.鉆2-Φ25mm孔 (立式鉆床,專用夾具,麻花鉆,一面兩孔定位)
10.鉗工去毛刺
11.終檢
此方案是先加工端面,mm孔和6個mm孔,然后以一面兩孔為基準(zhǔn)加工后面的工序,故基準(zhǔn)是重合的。
2.工藝路線及具體的工序
詳細(xì)請見工藝路線卡和工藝卡片。
3.刀具、量具的選擇
見工藝卡片。
五、專用夾具的設(shè)計
工序25——鉆6-Φ13mm孔夾具設(shè)計
零件的加工要求為:孔的基本公差上偏差0.4下偏差0,位置度公差為0.6,需滿足最大實體尺寸要求,粗糙度為12.5。
(一)專用夾具設(shè)計的基本要求
1.保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案,合適的尺寸、公差和技術(shù)要求,并進(jìn)行必要的定位誤差計算與分析,確保所設(shè)計夾具滿足加工精度要求。
2.提高生產(chǎn)率,降低成本
夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)批量大小選用各種快速高效夾緊裝置,以縮短輔助時間,提高生產(chǎn)率。另外考慮到經(jīng)濟(jì)型要求,設(shè)計夾具時夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單,并盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件。
3.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
設(shè)計的夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修。
4.實用性好
夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠,且便于切屑的清理、排除。
(二)定位方案及定位夾緊元件選擇和設(shè)計
1.定位方案的選擇
根據(jù)工序加工要求,工件在夾具中的定位方案如下:
以底面為主要定位基準(zhǔn),限制3個自由度(繞X,Y軸轉(zhuǎn)動、 Z方向的移動),φ180mm孔處的定位銷限制2個自由度(X,Y方向移動),左邊的支承釘限制一個自由度(繞Z軸的轉(zhuǎn)動)。
按照基準(zhǔn)重合以及精基準(zhǔn)的原則,X,Z方向用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn),以避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差,有利于保證加工精度。
圖3 夾具總裝圖主視圖(部分)
2.定位元件設(shè)計
本工序采用底面和定位銷、支撐釘作為主要定位元件。如夾具總裝圖所示這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時,工件相對與刀具的位置由夾具保證,基本不受工人技術(shù)水平的影響,因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產(chǎn)率,減輕工人的勞動強(qiáng)度。采用夾具后,工件不需劃線找正,裝夾方便迅速,顯著地減少了輔助時間,提高了勞動生產(chǎn)率。
夾緊力的計算:因采用的是手動夾具故夾緊力無須計算。
3.確定導(dǎo)向裝置
本工序所鉆6個孔有一定的精度要求,一次裝夾要完成6個孔的加工,采用固定鉆套;有考慮到要求結(jié)構(gòu)簡單且能保證精度,因此采用固定式鉆模板,鉆模板與夾具體需用銷定位、螺釘或螺栓緊固。
圖4 鉆模板及鉆套裝配方案(主視圖)
4.夾緊裝置的選擇及設(shè)計
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。
夾緊力作用點的選擇應(yīng)遵循的規(guī)則:
a. 為了使定位穩(wěn)定,夾緊力作用點應(yīng)該落在主要的定位支承面上,活絡(luò)在主要的定位支承面上的支承點所圍成的面積內(nèi)。
b. 夾緊力應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上,不應(yīng)該使工件產(chǎn)生夾緊變形或使工件產(chǎn)生翻磚力矩;
c. 為了防止工件在加工過程中產(chǎn)生振動,夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近被加工表面;
d. 夾緊力作用點的數(shù)目,應(yīng)盡量在工件的整個接觸面上分布均勻,以減小夾緊變形。
圖5 夾具總裝圖俯視圖(部分)
如圖5所示,該夾具是用2塊鉤形壓板夾緊,在裝夾過程中方便簡單,節(jié)約了大量的裝夾時間,操作方便,使用安全、可靠,且改善工人的勞動條件,減輕勞動強(qiáng)度。在夾緊過程中也不會使工件產(chǎn)生變形,能保證加工過程中加工件位置的確定。
5.夾具體毛坯制造方法的選擇?
綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等,選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體;
??? 夾具體的外形尺寸:在繪制夾具總圖時,根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機(jī)構(gòu)在總體上的配置,夾具體的外形尺寸便已大體確定。
6. 確定分度裝置
由于需要加工6個沿圓周均勻分布的孔,因此需要分度裝置分度,該夾具采用通用分度裝置與夾具體連接、分度。
圖6 分度裝置剖視圖
六、畢業(yè)設(shè)計總結(jié)與感想
縱觀我們以前學(xué)過的課程:工程圖學(xué)教會我們?nèi)绾巫R圖,理論力學(xué)和材料力學(xué)教會我們?nèi)绾畏治龉ぜ牧W(xué)性能,機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計教會我們?nèi)绾卧O(shè)計出機(jī)械來,現(xiàn)代加工技術(shù)教會我們多種加工方式,互換性教會我們?nèi)绾螜z驗工件,剩下來沒解決的問題就是如何把它加工出來了,而工藝就是這樣的一門課程。
一學(xué)期下來,我收獲頗多,真實體會了一下零件加工全過程。
從選擇毛柸到制定工藝路線,再到專用夾具的設(shè)計,需要查詢很多書和手冊,有關(guān)于材料的,關(guān)于互換性的,關(guān)于各種零件的,關(guān)于機(jī)床和刀具的,還要考慮零件的力學(xué)性能等,深刻體會到了工藝是一門復(fù)合性的學(xué)科,其中包含了很多方面的知識。在這個過程中,我收獲了許多。
1. 提升了分析、解決問題的能力。在開始構(gòu)思的時候以為這種方案沒問題了,可到真正把它畫在圖紙上的時候才會發(fā)現(xiàn)有問題,這時候你就得想怎么辦,怎么改進(jìn)才能在保證要求的前提下盡可能弄得好一些。在這樣的一邊做一邊改中收獲了幾許經(jīng)驗,鍛煉了解決問題的能力。
2. 對理論知識起到了加深鞏固的作用。在設(shè)計的過程中我們翻閱了許多書籍,對材料如何選擇,工藝路線如何制定及常用的定位夾緊方案和元件等都有了個了解,對于課堂內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識。
3. 熟練掌握常用工程繪圖軟件的使用。AutoCAD是我們最常接觸的一款繪制工程圖的軟件,也是一款比較傳統(tǒng)的繪圖方式。如今市面上三維繪圖軟件眾多,繪制三維圖時比較直觀,而且智能性比AutoCAD要高,常見的如CATIA,UG,Pro/E,Solidworks等等都可以先繪制三維圖后生成工程圖,但往往需要自己再改動。 現(xiàn)在三維繪圖軟件正逐漸成為工程制圖的主流
通過此次畢業(yè)設(shè)計,我不僅把知識融會貫通,而且豐富了大腦,同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識,開拓了視野,也認(rèn)識到了機(jī)械的發(fā)展方向,使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。
畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè),它既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用,又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端,畢業(yè)設(shè)計是對我所學(xué)知識理論的檢驗和總結(jié),能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力,是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜合性作業(yè),從老師的角度來說,指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計是老師對學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。
畢業(yè)的時間一天一天的臨近,畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié),但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅對前面所學(xué)知識的一種檢驗,而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了,面對單獨的課題的感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還很多,以前老是覺得自己什么東西都會,什么東西都懂,有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計,我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。
總之,不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多,真是萬事開頭難,不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外,還得出一個結(jié)論:知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值。有些東西以為學(xué)會了,但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事,所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真正學(xué)會了。
在此要感謝我們的指導(dǎo)老師穆璽清老師對我悉心的指導(dǎo),感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計過程中,我通過查閱大量有關(guān)資料,與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué),并向老師請教等方式,使自己學(xué)到了不少知識,也經(jīng)歷了不少艱辛,但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好,但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富,使我終身受益。
4.
七、參考文獻(xiàn)
[1] 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 陳蔚芳、梁睿君主編 南京航天航空大學(xué)
[2] 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》陳蔚芳,梁睿君,葉文華,繆薇
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[5] 《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》 東北重型機(jī)械學(xué)院等編 上??萍技夹g(shù)出版社
[6] 《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng)主編 機(jī)械工業(yè)出版社