机械加工工艺分析与改进设计论文.docx

第1页共页机械加工工艺分析与改进设计摘要我们必须仔细了解零件结构认真分析零件图培养我们独立识图能力增强我们对零件图的认识和了解通过对零件图的绘制不仅能增强我们的绘图能力和运用软件的能力制订工艺规程确定加工余量工艺尺寸计算工时定额计算定位误差分析等在整个设计中也是非常重要的通过这些设计不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程加工尺寸的确定而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定必须与工厂实际的机床相适应这对以前学习过的知识的复习也是以后工作的一个铺垫在这个设计过程中我们还必须考虑工件的安装和夹紧安装的正确与否直接影响工件加工精度安装是否方便和迅速又会影响辅助时间的长短从而影响生产率夹具是加工工件时为完成某道工序用来正确迅速安装工件的装置它对保证加工精度提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用这是整个设计的重点也是一个难点关键词工艺编程工艺分析夹具设计第2页共页目录摘要目录绪论第一章机械加工工艺分析件结构的工艺性分析及毛坯的选择定位基准的选择加工工序的设计工艺路线的拟定第二章制动杆零件的加工工艺分析毛坯的制造形式基准面的选择制订工艺路线机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定确定切削用量及基本工时第三章专用夹具的设计专用夹具的设计要求夹具设计总结参考资料第3页共页绪论本课题是对制动杆零件工艺规程及面铣削夹具的设计对此研究我查阅了大量的资料首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度粗糙度等的零件在整工艺规程个设计过程中我们将学习到更多的知识在设计工艺规程之后我还要进行面铣削夹具的设计夹具又称卡具从广义上说在工艺过程中的任何工序用来迅速方便安全地安装工件的装置都可称为夹具第一章机械加工工艺分析零件结构的工艺性分析及毛坯的选择零件的工艺性分析是指所设计的零件在满足要求的前提下制造的可行性和经济性相同的零件其结构工艺性可以相差很大零件的结构工艺性分析包括零件尺寸和公差标注零件的组成要素和整体结构的分析工艺性分析的内容审查零件图是否完整分析技术要求是否合理例如加工表面的尺寸精度形状精度相互位置精度是否合理还有表面质量要求以及热处理要求是否合理毛坯的选择毛坯的种类铸造毛坯适合做形状复杂的零件锻造毛坯适合做形状简单的零件型材适合做轴平板类零件焊接毛坯适合做板类框架类零件毛坯选择的原则选择原则毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸以减少机械加工毛坯选择应考虑的因素生产纲领大小对于大批量生产应选择高精度的毛坯以减少机械加工节省材料第4页共页现有生产条件要考虑现有毛坯制造水平和设备条件定位基准的选择基准的定义在零件图上或实际零件上用来确定其他点线面位置时所依据的那些点线面就称为基准基准的分类设计基准零件图上用来确定其点线面位置的基准工艺基准是加工测量装配过程中使用的基准基准的选择粗基准采用毛坯上未加工的表面作为基准精基准采用加工过的表面作为基准基准的选择遵循以下四个原则基准重合原则设计基准与定位基准不重合误差只会发生在用调整法获得加工尺寸的情况基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间的差值基准统一原则整个工艺过程或有关几道工序采用同一个定位基准来定位采用基准统一原则有利于简化工艺过程的制定及夹具的设计避免基准转换带来误差互为基准使加工面间有较高的位置精度又使其加工余量小而均匀可采用反复加工互为基准原则自为基准不能提高加工面的位置精度只能提高自身的精度加工工序的设计加工余量的概念总加工余量指零件加工程中某加工表面切去总金属层的厚度工序余量一道工序内切去金属层的厚度为相邻两工序的尺寸差加工余量确定的方法经验估值法靠经验估值确定一般用于小批量生产查表法根据手册中的数据确定应用较多分析计算法根据试验资料和公式计算综合确定比较真实科学用于大量生产加工方法和方案的选择根据加工表面的技术要求确定加工方法和方案要考虑被加工材料的性质第5页共页要考虑生产纲领及生产率和经济效率要考虑现有设备和生产条件工艺路线的拟定工艺规程的定义规定产品或零件的制造工艺过程和操作方法等工艺文件称为工艺规程工艺路线的内容与步骤分析零件图和产品装配图对零件图和装配图进行工艺审查由零件生产纲领确定生产类型确定毛坯种类拟定零件加工工艺路线确定各工序所用机床设备和工艺装备确定各工序的加工余量及计算尺寸公差确定各工序的技术要求和检验方法确定各工序的切削用量及工时定额编制工艺文件这是我对加工工艺做的简单分析第二章我将用实例来详细分析一下制动杆的加工工艺第二章制动杆零件的加工工艺分析毛坯的制造形式零件的材料由于年产量为件达到大批生产的水平而且零件的轮廓尺寸不大铸造表面质量的要求高故可采用铸造质量稳定的适合大批生产的金属模铸造便于铸造和加工工艺过程而且还可以提高生产率基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证生产率得以提高否则加工工艺过程中会问题百出更有甚者还会造成零件大批报废使生产无法正常进行第6页共页粗基准的选择对于本零件而言按照粗基准的选择原则选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准可用装夹对肩台进行加紧利用一个形块支承圆的外轮廓作主要定位以限制四个自由度再以一面定位消除两个自由度达到完全定位就可加工的孔精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发同时考虑装夹方便夹具结构简单选择精基准一般应考虑如下原则基准重合原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求应选择加工表面的设计基准为其定位基准这一原则称为基准重合原则如果加工表面的设计基准与定位基准不重合则会增大定位误差基准统一原则当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位这就是基准统一原则采用基准统一原则可保证同轴度和垂直度等减少工装设计制造的费用提高生产率并可避免因基准转换所造成的误差精基准选择应保证工件定位准确夹紧可靠操作方便对于本零件有中心孔中心孔是其设计基准又是定位基准而且以中心孔为精基准可以加工多个面故可以以中心孔作为统一的基准但是随着孔的加工大端的中心孔消失必须重新建立外圆的加工基面一般有如下三种方法当中心孔直径较小时可以直接在孔口倒出宽度不大于的锥面来代替中心孔若孔径较大就用小端孔口和大端外圆作为定位基面来保证定位精度制订工艺路线制订工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证在生产纲领已经确定为中批生产的条件下考虑采用普通机床以及部分高效专用机床配以专用夹具多用通用刀具万能量具部分采用专用刀具和专一量具并尽量使工序集中来提高生产率除此以外还应当考虑经济效果以便使生产成本尽量下降表工艺路线方案一工序粗精铣孔下表面工序钻扩铰孔使尺寸到达第7页共页工序粗精铣宽度为的下平台工序钻的锥孔工序加工螺纹孔锪钻阶梯孔工序粗精铣上端面工序钻螺纹底孔孔攻螺纹孔工序检查表工艺路线方案二工序粗精铣孔下表面工序钻扩铰孔使尺寸到达工序粗精铣宽度为的下平台工序钻的锥孔工序粗精铣上端面工序钻孔加工螺纹孔续表工序加工螺纹孔锪钻阶梯孔工序检查工艺路线的比较与分析第二条工艺路线不同于第一条是将工序钻孔再加工螺纹孔变为工序粗精铣上端面其它的先后顺序均没变化通过分析发现这样的变动影响生产效率而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助以的孔子外轮廓为精基准先铣下端面再钻锥孔从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度符合先加工面再钻孔的原则若选第二条工艺路线而先上端面再钻孔加工螺纹孔不便于装夹并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题所以发现第二条工艺路线并不可行从提高效率和保证精度这两个前提下发现第一个方案也比较合理想所以我决定以第一个方案进行生产具体的工艺过程如表所示表最终工艺过程工序粗精铣杠杆下表面保证粗糙度是选用立式升降台铣床第8页共页工序加工孔钻孔的毛坯到扩孔到铰孔到保证粗糙度是采用立式钻床采用专用夹具工序粗精铣宽度为的下平台仍然采用立式铣床用组合夹具工序钻的锥孔采用立式钻床为保证加工的孔的位置度采用专用夹具工序加工螺纹孔锪钻阶梯孔用组合夹具保证与垂直方向成工序粗精铣上端面用回转分度仪加工粗精铣与水平成的台肩用卧式铣床使用组合夹具工序钻螺纹底孔攻螺纹用立式钻床为保证加工的孔的位置度采用专用夹具工序检查机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定制动杆零件材料为钢硬度为生产类型为大批生产采用机器造型铸造毛坯根据上述材料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分由于本设计规定零件为大批量生产应该采用调整法加工因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定毛坯与零件不同的尺寸有具体见零件图故台阶已被铸出根据参考文献的铣刀类型及尺寸可知选用的铣刀进行粗加工半精铣与精铣的加工余量都为加工的端面根据参考文献表和表考虑粗加工到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求精加工同理上下端面的加工余量都是第9页共页对的内表面加工由于内表面有粗糙度要求可用一次粗加工一次精加工就可达到要求加工宽度为的下平台时用铣削的方法加工台肩由于台肩的加工表面有粗糙度的要求而铣削的精度可以满足故采取分四次的铣削的方式每次铣削的深度是钻锥孔时要求加工一半留下的余量装配时钻铰为提高生产率起见仍然采用的钻头切削深度是钻阶梯孔由于粗糙度要求因此考虑加工余量可一次粗加工一次精加工就可达到要求加工底孔根据参考文献表考虑加工余量可一次钻削加工余量一次攻螺纹就可达到要求加工螺纹根据参考文献表考虑加工余量可一次钻削加工余量一次攻螺纹就可达到要求加工端面粗加工到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求精加工可达到要求确定切削用量及基本工时确定切削用量工序粗精铣孔下平面粗铣孔下平面精铣孔下平面工序加工孔到要求尺寸工件材料为铁硬度孔的直径为公差为表面粗糙度加工机床为立式钻床加工工序为钻扩铰加工刀具分别为钻孔标准高速钢麻花钻磨出双锥和修磨横刃扩孔标准高速钢扩孔钻铰孔标准高速铰刀选择各工序切削用量确定钻削用量确定进给量确定切削速度轴向力转矩及切削功率校验机床功率切削功率为确定扩孔切削用量确定进给量确定切削速度及第10页共页确定铰孔切削用量确定进给量确定切削速度及各工序实际切削用量工序粗精铣宽度为的下平台粗铣宽度为的下平台精铣宽度为的下平台工序钻的锥孔工件材料为铁硬度孔的直径为表面粗糙度加工机床为立式钻床钻孔标准高速钢麻花钻磨出双锥和修磨横刃扩孔标准高速钢扩孔钻选择各工序切削用量确定钻削用量确定进给量确定切削速度轴向力转矩及切削功率校验机床功率确定扩孔切削用量确定进给量确定切削速度及加工底孔工件材料为铁硬度孔的直径为加工机床为立式钻床加工工序为钻孔至选用的麻花钻头攻螺纹选用细柄机用丝锥攻螺纹锪钻阶梯孔工件材料为铁硬度孔的直径为表面粗糙度加工机床为立式钻床加工工序为锪钻加工刀具为锪钻孔小直径端面锪钻确定切削用量确定进给量工序粗精铣上端面工件材料为铁硬度要求粗糙度用回转分度仪加工粗精铣与水平成的台肩用立式铣床使用组合夹具粗铣上端面精铣上端面加工条件第11页共页工件材料铸造机床立式铣床工序钻工件材料为铁硬度孔的直径为加工机床为立式钻床加工工序为钻孔至选用的麻花钻头攻螺纹选用细柄机用丝锥攻螺纹工序校验确定基本工时粗铣精铣孔下平面钻孔粗精铣宽度为的下平台钻锥孔钻底孔及锪钻阶梯孔粗精铣上端面钻螺纹孔钻锥孔到用的钻头走刀长度切削深度进给量切削速度第三章专用夹具设计为了提高劳动生产率保证加工质量降低劳动强度在加工制动杆零件时需要设计专用夹具根据任务要求中的设计内容需要设计加工铣宽度为的下平台夹具一套其中加工铣宽度为的下平台将用于组合铣床刀具为硬质合金端铣刀对杠杆的孔下表面进行加工钻底孔夹具采用立式钻床先用麻花钻钻孔再用丝锥攻螺纹专用夹具的设计要求保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案标注合适的尺寸公差和技术要求并进行必要的精度分析确保夹具能满足工件的加工精度要求提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具以缩短辅助时间提高生产效率第12页共页工艺性好专用夹具的结构应简单合理便于加工装配检验和维修专用夹具的制造属于单件生产当最终精度由调整或修配保证时夹具上应设置调整或修配结构如设置适当的调整间隙采用可修磨的垫片等使用性好专用夹具的操作应简便省力安全可靠排屑应方便必要时可设置排屑结构经济性好除考虑专用夹具本身结构简单标准化程度高成本低廉外还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析以提高夹具在生产中的经济效益夹具设计定位基准的选择由零件图可知孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是从定位和夹紧的角度来看右端面是已加工好的本工序中定位基准是右端面设计基准是孔的轴线定位基准与设计基准不重合需要重新计算上下端面的平行度来保证垂直度的要求在本工序只需要确定右端面放平为了提高加工效率现决定用两把铣刀对杠杆宽度为的下平台同时进行粗精铣加工同时为了采用手动夹紧定位组件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位所以相应的夹具上的定位组件应是一面两销因此进行定位组件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计主要结构尺寸参数如下表所示表固定挡销的结构尺寸定位误差分析本夹具选用的定位组件为一面两销定位铣削力与夹紧力计算夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中一般使用两个其距离尽可能布置的远些通过定向键与铣床工作台形槽的配合使夹具上定位组件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置定向键可承受铣削时产生的扭转力矩可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷加强夹具在加工中的稳固性第13页共页根据参考文献定向键的结构如图所示图定向键根据参考文献夹具型槽的结构如图所示图型槽主要结构尺寸参数如下表所示表型槽的结构尺寸螺栓直径对刀装置由对刀块来实现用来确定刀具与夹具的相对位置第14页共页由于本道工序是完成杠杆宽度为下平台的粗精铣加工所以选用直角对刀块根据直角对到刀块的结构和尺寸如图所示图直角对刀块塞尺选用平塞尺其结构如图所示图平塞尺塞尺尺寸如表所示表平塞尺结构尺寸公称尺寸允差夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的型压板来夹紧工件采用的移动压板的好处就是加工完成后可以将压板松开然后退后一定距离把工件取出第15页共页移动压板的结构如图所示图移动压板主要结构尺寸参数如表所示表移动压板结构尺寸夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要组件联成一个整体这些主要组件设计好后即可画出夹具的设计装配草图整个夹具的结构夹具装配图所示夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工工件以孔及端面和水平面底为定位基准在短销支承板和支承钉上实现完全定位采用转动型压板夹紧工件当加工完一边可松开螺钉螺母支承钉来加工另一边一次加工小平面和加工如夹具装配图所示第16页共页总结本设计是研制一个结构简单制作成本低经济适用的级进模通过本次毕业设计我从中学到了模具设计技能和查阅图书的基本技巧在画图过程中通过对运用我对软件的操作达到了熟练的程度在设计中遇到了很多困难但是依靠自己的不懈努力还是克服了所有的困难最重要的一点就是我学会了在冷静中思考问题在毫无头绪中求助于经验丰富的老师对于解决模具设计中的难题可以有如下几种方法一把难题先归纳然后分析解决问题做设计的时候首先要分析问题做好前期的准备工作然后根据自己的归纳总结有针对性的解决问题条理清晰设计过程才不会那么困难二开动脑筋用乐观的态度对待难题在模具设计的时候肯定会遇到不同的难题但是如果有一种乐观的态度去面对这些难题迎难而上通过自己的努力任何难题都会迎刃而解学习模具是愉快的然而能设计更好的模具才是最大的乐事我相信在自己不断的努力下一定能够在设计行业里找到属于自己的位置参考资料祁志红机械制造基础北京电子工业出版社王道宏机械制造技术杭州浙江大学出版社何七荣机械制造工艺与工装北京高等教育出版社王茂元金属切削加工方法与设备北京高等教育出版社倪森寿机械制造工艺与装备北京化学工业出版社周伟平机械制造技术武汉华中科技大学出版社张福润等机械制造技术武汉华中科技大学出版社徐惠元曾家驹机械制造工艺学北京机械工业出版社刘志刚机械制造基础北京高等教育出版社王明耀张兆隆机械制造技术北京高等教育出版社