机械加工工艺分析与改进设计毕业论文

第1页共16页机械加工工艺分析与改进设计作者：陈军摘要：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autoCAD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16页目录摘要…………………………………………………………………………………1目录…………………………………………………………………………………2绪论…………………………………………………………………………………3第一章:机械加工工艺分析……………………………………………………………31.1件结构的工艺性分析及毛坯的选择………………………………………31.2定位基准的选择………………………………………………………………41.3加工工序的设计……………………………………………………………41.4工艺路线的拟定……………………………………………………………5第二章：制动杆零件的加工工艺分析………………………………………………52.1毛坯的制造形式……………………………………………………………52.2基准面的选择………………………………………………………………52.3制订工艺路线………………………………………………………………62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………………82.5确定切削用量及基本工时…………………………………………………9第三章：30*40专用夹具的设计……………………………………………………113.1专用夹具的设计要求…………………………………………………………113.2夹具设计…………………………………………………………………12总结…………………………………………………………………………………16参考资料………………………………………………………………………………16第3页共16页绪论本课题是对制动杆零件工艺规程及40×30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40×30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1.1零件结构的工艺性分析及毛坯的选择1、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。2、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。3、工艺性分析的内容1）审查零件图是否完整。2）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。4、毛坯的选择1）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。2）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16页现有生产条件：要考虑现有毛坯制造水平和设备条件。1.2定位基准的选择1|、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。2、基准的分类1）设计基准：零件图上用来确定其点线面位置的基准。2）工艺基准：是加工、测量、装配过程中使用的基准。3、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1）基准重合原则：（1）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。（2）基准不重合误差值等于设计基准与定位基准之间的差值。2）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：（1）简化工艺过程的制定及夹具的设计。（2）避免基准转换带来误差。3)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。4）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。1.3加工工序的设计1、加工余量的概念1)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。2)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。1、31加工余量确定的方法1）经验估值法：靠经验估值确定，一般用于小批量生产。2）查表法：根据手册中的数据确定，应用较多。3）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。2、加工方法和方案的选择1）根据加工表面的技术要求确定加工方法和方案。2）要考虑被加工材料的性质。第5页共16页3)要考虑生产纲领，及生产率和经济效率。4）要考虑现有设备和生产条件。1．4工艺路线的拟定1、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。2、工艺路线的内容与步骤：1）分析零件图和产品装配图。2）对零件图和装配图进行工艺审查3）由零件生产纲领确定生产类型4）确定毛坯种类5）拟定零件加工工艺路线6）确定各工序所用机床设备和工艺装备7）确定各工序的加工余量及计算尺寸公差8）确定各工序的技术要求和检验方法9）确定各工序的切削用量及工时定额10）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2.1毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为4000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。2.2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16页2.2.1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V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔。2.2.2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：1.“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。2.“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。3.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2mm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2.3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2.1工艺路线方案一工序1粗精铣Φ25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Ф0.023025mm第7页共16页工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻Ф12.7的锥孔工序5加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6工序8检查表2.2工艺路线方案二工序1粗精铣Ф25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Ф0.023025mm工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻Ф12.7的锥孔工序5粗精铣2-M6上端面工序6钻2-Ф5孔，加工螺纹孔2-M6续表2.2工序7加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔工序8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5钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6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Ф25mm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Ф14孔，加工螺纹孔M8”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2.3所示。表2.3最终工艺过程工序1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K。第8页共16页工序2加工孔Φ25。钻孔Φ25的毛坯到Φ22mm；扩孔Φ22mm到Φ24.7mm；铰孔Φ24.7mm到Ф0.023025mm。保证粗糙度是1.6采用立式钻床Z535。采用专用夹具。工序3粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。工序4钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序5加工螺纹孔M8，锪钻Ф14阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成10゜。工序6粗精铣M6上端面。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。用卧式铣床X52K，使用组合夹具。工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序8检查2.4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HT200钢，硬度为HBS190~241，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[14]的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。1）加工Φ25的