〔大学论文〕半轴零件的机械加工工艺及夹具设计(含word文档) .pdf
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1、半轴机械加工工艺及工装设计 论文题目论文题目半轴机械加工工艺及工装设计半轴机械加工工艺及工装设计 专业名称专业名称班级班级下达日期下达日期 学学号号姓名姓名指导教师指导教师 毕业设计(论文)目的、要求:毕业设计(论文)目的、要求: 1、培养综合运用所学理论知识,独立分析和解决工程技术问题的能力。培养学生 创新能力。 2、培养收集、查阅、分析各种文献资料的能力。进一步提高计算、绘图等技能。 3、学会使用工具书籍,通过夹具设计,提高结构设计能力。 4、初步掌握机械制造工艺规程设计和夹具设计的基本要求和设计方法;掌握设计 计算说明书的编写。 毕业设计(论文)主要内容:毕业设计(论文)主要内容: 1、
2、绘制零件图 1 张;设计夹具 2 付,绘制夹具图;设计专用组合量具 1 付。 (一部 分图纸必须用计算机绘制) 。 2、设计机械加工工艺规程(生产纲领按成批生产) 。 3、填写工艺过程卡 1 份。设计 45 道工序的详细工序卡。 4、图纸总量折合 A0号 23 张; 5、文献综述(3000 字以上) ; 6、设计计算说明书(1.5 万字以上)和中英文说明书摘要。 7、英译汉(3000 字以上) 。 指导教师签名:2004 年 12 月 10 日 说明:说明:1.此表由指导教师完成。原则上用计算机打印(A4 纸) ,可在各学院教学办拷贝表 格或从教务处网页下载;若用钢笔填写,必须做到字迹工整、清
3、晰。 2.请将毕业设计(论文)任务书装订在毕业设计(论文)的第一页。 课题论文(设计)开题报告 论文题目论文题目半轴机械加工工艺及工装设计 学院名称学院名称 班级班级开题日期开题日期20*年 12 月 25 日 专业名称专业名称 学学号号姓名姓名指导教师指导教师 1.1.本课题研究意义本课题研究意义: 由于半轴是非常典型的轴类零件,它具备有其它轴类零件的特点,在今后分析其它零件可以 起到举一反三的作用,对半轴的工艺分析可知,由于零件的长度较长,直径较小,而且右端有 一个圆盘,所以这对夹具的设计是一个考验,同时圆盘的上面均匀分布了 6 个空,需要我们设 计组合量具进行检查。 2.2.研究内容:研
4、究内容: 本课题研究的内容是半轴机械加工工艺及工装设计,绘制零件的夹具图,包括车床和钻床 夹具图,设计一副组合量具图。并编写机械加工工艺规程和填写工艺规程卡,设计 45 道工 序的详细工序卡。 3.3.技术路线、研究方法和研究进度:技术路线、研究方法和研究进度: 本零件是锻造件,外形尺寸和工件相差不是很多所以加工的余量不会是很多。零件从毛坯 到成品的过程是先车外圆。本零件是成批量的生产因此有些工序可以在同一台机床上加工出 来。在经过对零件工艺的分析的基础上确定零件的加工工序过程,对机床夹具的设计和绘制夹 具图。填写工艺和工序过程卡片的,经过以上的准备现已经完成了夹具图的绘制,工艺工序的 编制和
5、卡片的填写等应要求的所有内容。 4.4.导师意见:导师意见: 指导教师(签名指导教师(签名) :年年月月日日 5.5.学院意见:学院意见: 教学院长:教学院长:年年月月日日 说明:开题报告应在教师指导下由学生独立撰写,并按本学院的时间要求,交指导教师审阅,并接受学院 检查。 摘要 半轴是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件,它是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴, 其 内端一般通过花键与半轴齿轮连接,外端与轮毂连接,该零件在机械设备中具有传动性, 在 进行半轴的工艺和工装设计时, 首先对半轴的工艺性进行了详细的分析, 设计出了加工的工 艺过程,根据加工要求设计专用夹具设计,一付是用来车削半轴的外圆,
6、一付是用来钻削半 轴圆盘上均匀分布的小孔, 在设计中注意的夹具的经济性和使用性, 尽量降低加工时的成本, 减少工人的劳动强度, 除此还进行了组合量具的设计, 用来检查 6 个均匀分布的小孔的位置 度公差。 关键词:工艺工装设计夹具设计组合量具设计 Abstract The half stalk is in automotive stalk the acceptance twist the biggest spare parts of sqire , it is bad soon machine and drive the round of delivers to twist theof sol
7、id stalk, it inside carry generally pass to spend the key and half stalk wheel gears to connect, carry outside with a conjunction, that spare parts is in the machine equipments have to spread to move sex, at carry on the half stalk of craft and work equip to account, the half axial craft carried on
8、the detailed analysis first, designing processed craft process, according to process to request to design the appropriation tongs design, a pay is to use to come to car to pare the outside circle of the half stalk, on pay is use to drill to pare a dish of the half stalk up even distribute of eyelet,
9、 in the design the economy of the advertent tongs and usage, as far as possible lower to process of cost, reduce the worker of labor strength, in addition to this still carried on the design that the combination quantity have, use to check 6 even distribute of a business trip of position of the eyel
10、et. Key Words:The craft work packs the designThe tongs designCombine the quantity has the design 目 录 摘要1 英文摘要1 1引言6 2零件分析6 2.1 零件的生产纲领及生产类型6 2.2 零件的作用6 2.3 零件的工艺分析6 3工艺规程制造的形式7 3.1 确定毛坯制造形式7 3.2 定位基准的选择7 3.2.1 粗基准的选择7 3.2.2 精基准的选择7 3.3 零件表面加工方法的选择7 3.4 制订工艺路线8 3.5 机械加工余量及毛坯尺寸的确定9 4选择加工设备12 4.1 选择机床1
11、2 4.2 选择夹具12 4.3 选择刀具12 4.4 选用量具12 5确定切削用量和基本时间13 5.1 工序 00 铣削用量及基本时间的确定13 5.2 工序 10 切削用量及基本时间的确定14 5.3 工序 30 切削用量及基本时间的确定19 5.4 工序 40 铣削用量及基本时间的确定21 5.5 工序 50 削用量及基本时间的确定22 5.6 工序 60 钻削与垂直轴线的的孔24 5.7 工序 70 攻螺纹 M626 5.8 工序 110 磨削外圆表面及左端面26 6 夹具设计27 6.1 车削顶尖夹具的设计27 6.2 绘制夹具总体图29 6.3 钻孔专用夹具的设计29 6.4 绘
12、制夹具总体图31 7 位置量规设计 31 小结33 参考文献34 致谢35 一前言 在机械制造中,为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等,使用着大 量的夹具。利用夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品;可以扩 大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。因此,夹具是机械制造中的一项重要 的工艺装备。按夹具的应用范围分类有:通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合 夹具;按夹具上的动力源分类有:手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、 磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具 1 。 (一)夹具设计的基础理论 18 一个好的机床夹具,首先要保证能加工出合格的产品。为此,所设计的 夹具首先应满足以
13、下两项要求: (1)在未受外力作用时,加工件对刀具和机床应保持正确的位置,即加工件 应有正确的定位。(2)在加工过程中,作用于加工件上的各种外力,不应当破坏 加工件原有的正确定位即对加工件应有正确的夹紧。 (二)定位原理 在机械加工中,我们要求加工出来的表面对加工件的其它表面保持规定的 位置尺寸。 因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成, 所以在加工时, 必须使加工件上的规定表面(线、点)对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合 格的产品。 定位原理 把加工件上的规定表面(线、点)与夹具上的规定表面(线、点)相互靠住的这 一措施,叫做夹工件在夹具中的定位。该加工件上的这种规定表面(线、点
14、)称为 定位基准。 定位基本原理在夹具设计中的应用 自由物体定位的基本原理:自由的物体,它对三个互相垂直的坐标面来说, 有六种活动的可能性,其中三种是移动,三种是转动,习惯上,我们把这种活动 的可能性称为自由度。当物体的六个自由度被完全限制后,该物体在空间的位置 也就完全确定了,所以定位就是限制自由度;在夹具中限制加工件的自由度在夹 具中,使加工件的规定表面与定位元件接触,就能限制自由度。定位元件所能限 制的自由度数与定位元件的形式、数量及布置情况有关;夹具中的超定位如果两 种定位元件均能限制加工件的同一个自由度时,就发生了超定位,超定位能产生 一些不良后果。 如使定位不稳定, 降低了定位精度
15、; 因加工件定位基准间的误差, 使加工件装不进夹具等。在设计中应尽量避免超定位。 (三)夹紧原理 18 在生产实践中,尽管定位方式是合理的,但由于夹紧状态不良(即夹紧力 的大小、方向、作用点和支承的位置选择不当)可能出现如下问题:加工件飞 出夹具,打坏刀具,造成安全事故;加工出来的位置尺寸不准确; 加工表 面产生形位公差(如不平度、不垂直度); 加工表面粗糙度高等。因此,当加 工件正确定位后还需要获得良好的夹紧状态。使加工件获得良好的夹紧状态的 措施,叫做正确的夹紧。 加工件的正确夹紧原则 1.在夹紧过程中,如何克服重力的影响,把加工件压回正确位置,是正确夹 紧原则之一。所以在考虑定位方案及设
16、置定位支承时,应尽可能使支承反力与重 力不构成力偶,使加工件重心位于支承范围内。 2.在夹紧过程中,如何使已获得正确定位的加工件不脱离正确位置,是正确 夹紧原则之二。所以,在制定夹紧方案时,应尽可能避免夹紧力与支承反力构 成力偶。 3.在夹紧过程中,如何使加工件不产生超出允许范围的变形,是正确夹紧原 则之三。所以在制定夹 紧方案时,对于刚性较差的加工件,应尽可能避免产生或应尽可能减小由夹紧力 产生的弯曲力矩。 4.在切削过程中,如何避免加工件发生不能允许的振动,是正确夹紧原则之 四。所以,在制定夹紧方案时,对于刚性较差的加工件,应尽可能避免产生或应 尽可能减小由切削力产生并作用于加工件上的弯曲
17、力矩。 5.如何使平衡切削力所需要的夹紧力最小,是正确夹紧原则之五。所以, 在 制定夹紧方案时,切削力最好由支承反力平衡,而尽可能避免用夹紧力及由夹紧 力产生的摩擦力平衡。 (四)简述计算机设计专用夹具 专用夹具是为完成某一工件的某一工序而专门设计的工艺设备。 与组合夹具 相比,专用夹具具有以下特殊的优点:(1)能确保工件的加工精度;(2)总体方案 与生产纲领相适应;(3)操作方便,能减轻工人的劳动强度;(4)便于排屑,有良 好的结构工艺性。传统的专用夹具设计需要耗费大量的时间进行设计计算,需要 经验丰富的夹具设计人员来完成,劳动量大,效率低。20世纪80年代以来,将计 算机技术应用到夹具设计
18、中一直是机械领域研究的课题之一。 传统夹具设计理论 与先进的计算机技术相结合而开发出的各种CAFD系统成为专用夹具新的设计方 法。 17 最初的交互式设计系统是由设计人员简单应用CAD软件的图形功能,建立 一个标准夹具元件数据库,设计者根据经验选择元件,并装配成夹具。随后开发 的CAFD系统建立了定位方法选择、工件信息检索等模块,大大提高了CAFD系统的 实用性。这些都是基于二维平台开发的。随着计算机技术的发展,三维绘图成了 计算机辅助设计的有力工具。多数三维绘图软件都建立了标准件库,同时允许用 户建立自己的元件库。 这为交互式夹具设计提供了更好的平台交互式夹具设计步 骤以传统夹具设计步骤为基
19、础。首先根据工件特征、工序信息及夹具信息,调用 有关的程序和数据协助技术人员来完成夹具的定位方案、导向方案、夹紧方案的 设计,并通过人机交互的方式完成各功能元件和部件的选择和设计。然后进入三 维绘图环境,采用人工交互的方式进行参数化驱动,以获得尺寸满足要求的零件 和部件,装配后绘出装配图和零件图。交互式夹具设计系统适合于开发新产品和 需要加工新工件、没有已有夹具信息可以利用的情况。对于大多数制造业企业来 说,待加工的工件相似性高,因此要设计的夹具只需要在尺寸或结构上进行部分 修改,这就使夹具设计中重复性工作多,需要繁琐的人工绘图工作。如何充分利 用已有夹具信息成为CAFD系统的关键环节。 因此
20、基于实例推理的夹具设计理论得 到了发展和实际应用。 CAPP 在世界范围内掀起的热潮,又由于工艺和夹具的密切联系而后者又有 其独立性,推动了计算机辅助夹具设计系统的研究和开发。FMS 和 CIMS 的兴 起和开发,迫切需要柔性夹具实现快速生产准备。同时,以计算机辅助夹具设计 系统为基础的夹具信息系统是 CIMS 中信息集成的一个重要环节。 根据国内外现 已开发的夹具设计软件系统, 计算机辅助夹具设计是目前比较成熟的夹具设计系 统。计算机辅助夹具设计可归纳为四种方法:部分自动化的夹具设计、夹具自动 设计(AFD)法、参数夹具设计、据已有夹具方案进行夹具设计。 (五)夹具设计技术的发展趋势(五)夹
21、具设计技术的发展趋势 由于 CAD/CAM 系统的迅速发展以及越来越广泛使用的多轴 CNC 机床,使 得对形状复杂工件的设计和加工过程控制的自动化程度要求越来越高。 因此对夹 具设计方法提出了更高的要求,它不仅能将 CAD/CAM 系统有效地联接起来, 同时应能适用于各种形状的工件。以组合夹具元件为基础的夹具自动设计(AFD) 将是夹具设计的一个主要发展趋向。组合夹具自动设计系统可分为两种类型, 一 种是在 CAD 基础上的扩展系统;另一种是经验法则的专家系统。这两种系统目 前都还不完善,为了将这些设计系统应用于生产实践,必须建立更大数量的“规 则”以扩展专家系统;在理论上通过分析研究工件和夹
22、具间关系的基本规律, 建 立起一些新的理论基础;另外,在开发、研究 AFD 软件系统的同时,夹具硬件 设计的研究也必须同时进行,以增强整个夹具设计的自动化程度。 另一方面,计算机技术的发展为夹具设计提供了有利的工具。CAFD 系统已 经从对二维绘图软件的二次开发发展到实现与三维绘图软件的集成设计, 使夹具 的结构表达更清晰。三维绘图软件成为 CAFD 的有利工具。随着 CIMS、并行工程 和敏捷制造技术的发展,企业对 CAFD 的需求也越来越迫切 。归纳目前 CAFD 系 统的研究方向主要包括以下几个方面: (1)集成化。CAFD 是生产准备的重要部分。确定该工序所使用的夹具,给出 夹具的装配
23、图和零件图是连接 CAD 与 CAM 的桥梁。 集成化的 CAFD 应首先实现与 CAPP 的集成。 集成化是 CAFD 系统发展的必然方向, 是企业信息集成的必然要求。 (2)标准化。标准化是提高 CAFD 系统适应性和促进集成的基础。功能模块 标准化将有利于实现 CAFD 系统与 CAPP 的集成。 (3)并行化。以往的 CAFD 总是在 CAPP 制定完所有工序之后才开始进行,并 行化则强调 CAFD 与 CAPP 并行实现。CAFD 并行化的发展将更加提高夹具设计效 率,缩短生产准备周期。 1 引言 通过对设计零件的分析可知,对该零件进行工艺工装设计,由于半轴加工比 较的特殊,我们为了
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