填料箱蓋的夾具設計

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1、目 錄1 課題提出的背景和意義11.1 課題的研究背景11.2 UG的應用前景及UG軟件應用的意義112.1 零件的作用23 工藝規(guī)程設計43.1 毛坯的制造形式43.2 基準面的選擇43.2.1 粗基準的選擇43.2.2 精基準的選擇43.3 制訂工藝路線53.3.1 工藝線路方案一53.3.2 工藝路線方案二53.3.3 工藝方案的比較與分析63.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定73.5 確定切削用量及基本工時83.5.1 工序：車削端面、外圓83.5.2 工序：粗車65,80,75,100外圓以及槽和倒角103.5.3工序 鉆擴mm、及锪孔。轉(zhuǎn)塔機床C365L123.5.4 工

2、序 鉆613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24143.5.5 工序：精車65mm的外圓及與80mm相接的端面163.5.6 工序：精、粗、細鏜mm孔183.5.7 工序：銑60孔底面183.5.8 工序：磨60孔底面193.5.9 工序： 鏜60mm孔底溝槽203.5.10 工序： 研磨60mm孔底面204 基于UG專用夾具設計214.1 問題的指出214.2 夾具設計214.2.1 定位基準的選擇214.2.2 切削力及夾緊力的計算214.3 定位誤差的分析224.4 夾具設計及操作的簡要說明224.5 基于UG的夾具建模過程概述22全文總結(jié)29致謝322 零件的分析2.

3、1 零件的作用零件的制造工藝方法可以分為材料成形法，材料去除法以及材料累加法。根據(jù)零件的特性以及從經(jīng)濟性的角度分析，經(jīng)過一系列的性能比較，HT200是相對適合的材料，毛壞的成型方法為鑄造。 本設計是首先對零件進行分析，確定零件加工的工藝規(guī)程，設計加工工序，然后根據(jù)要求設計夾具，利用UG的建模功能設計夾具的各個組件，最后將各組件組裝成裝配圖，最后導出工程圖。題目所給定的零件是汽車的填料箱蓋如圖2.1所示，其主要作用是保證對箱體起密封作用，使箱體在工作時不致讓油液滲漏。填料箱主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料箱的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不使泵內(nèi)的水流不流到外面來

4、也可阻止外面的空氣進入到泵內(nèi)。始終保持水泵內(nèi)的真空。當泵軸與填料摩擦產(chǎn)生熱量就要靠水封管住水到水封圈內(nèi)使填料冷卻。保持水泵的正常運行。圖2.1 填料箱蓋三維圖2 .2 零件的工藝分析23填料箱蓋的零件圖中規(guī)定了一系列技術要求41.以65H5（）軸為中心的加工表面。包括：尺寸為65H5（）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為80的與65H5（）相接的肩面, 尺寸為100f8()與65H5（）同軸度為0.025的面. 尺寸為60h5()與65H5（）同軸度為0.025的孔。2.以60h5()孔為中心的加工表面。尺寸為78與60H8()垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.3. 以6

5、0H8()孔為中心均勻分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求。3 工藝規(guī)程設計3.1 毛坯的制造形式零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應該的。3.2 基準面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成

6、零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。3.2.1 粗基準的選擇 對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應選擇加工余量最小的表面為粗基準。）3.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構簡單，工件裝夾方便。 按照有關的精基準選擇原則（基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種

7、方法：當中心孔直徑較小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。采用錐堵或錐套心軸。精加工外圓亦可用該外圓本身來定位，即安裝工件時，以支承軸頸本身找正。3.3 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.3.1 工藝線路方案一工

8、序 銑削左右兩端面。工序 粗車65，85，75，155,100外圓及倒角。工序 鉆30孔、擴32孔，锪43孔。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細鏜60H8（孔。工序 銑60孔底面工序 磨60孔底面。工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，終檢。3.3.2 工藝路線方案二工序 車削左右兩端面。工序 粗車65，85，75，155外圓及倒角。工序 鉆30孔、擴32孔，锪43孔。工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細鏜60H8（孔。工序 銑60孔底面工序 磨60孔

9、底面。工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 去毛刺，終檢。3.3.3 工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圓面和60H8（孔。；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應車削端面，在中批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。但是仔細考慮，在線路二中，工序 精車65外圓及與80相接的端面。然后工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。

10、這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：工序 車削左右兩端面。工序 粗車65，85，75，155,100外圓及倒角。工序 鉆30孔、擴32孔，锪43孔。工序 鉆6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋工序 精車65外圓及與80相接的端面.工序 粗、精、細鏜60H8（孔。工序 銑60孔底面工序 磨60孔底面。工序 鏜60孔底面溝槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，終檢。以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“填

11、料箱蓋”零件材料為HT200，硬度為HBS190241，毛坯質(zhì)量約為5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機器造型鑄造毛坯。根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）外圓表面(65、80、75、100、91、155)考慮到尺寸較多且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構取為84、104、160的階梯軸式結(jié)構，除65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為R6.3um,只要粗車就可滿足加工要求,以155為例,2Z=5mm已能滿足加工要求。（2）外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差4。鑄件輪廓尺寸(長度方向100160mm,故長度方向偏差為 mm，其余量

12、值規(guī)定為3.03.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm4。（3）內(nèi)孔。毛坯為實心。兩內(nèi)孔精度要求自由尺寸精度要求，R 為6.3,鉆擴即可滿足要求。（4）內(nèi)孔60H8()。要求以外圓面65H5（）定位，鑄出毛坯孔30。粗鏜59.5 2Z=4.5精鏜 59.9 2Z=0.4 細鏜60H8() 2Z=0.1(5) 60H8()孔底面加工.按照41.研磨余量 Z=0.0100.014 取Z=0.0102.磨削余量 Z=0.20.3 取Z=0.33.銑削余量 Z=3.00.30.01=2.69(6)底面溝槽，采用鏜削，經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度。Z=0.5(7) 6孔及2M106H孔、4M106H深20孔。均為

13、自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接鉆出。2攻螺紋前用麻花鉆直徑為8.5的孔14。鉆孔 8.5 ，攻螺紋 M10。3.5 確定切削用量及基本工時3.5.1 工序：車削端面、外圓本工序采用計算法確定切削用量、加工條件。0工件材料：HT200，鑄造。加工要求：粗車65、155端面及65、80、75、100，155外圓，表面粗糙度值R 為6.3。機床：C6201臥式車床。刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90,r=15=12 r=0.5mm。計算切削用量。（1） 粗車65、155兩端面確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.2

14、5mm,分兩次加工,a=2mm計。長度加工方向取IT12級，取mm。確定進給量f4當?shù)稐U16mmX25mm, aF鉆削時 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,鉆削時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。4.3 定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。4.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產(chǎn)率，應首先著眼于機動夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個夾具過于龐

15、大。因此，應設法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5M增至0.6 M）以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構比較緊湊。4.5 基于UG的夾具建模過程概述根據(jù)上述計算與設計,確定的夾具的夾具體的設計，最終確立夾具的結(jié)構17?；赨G的夾具體的建模過程：第一步,新建一個文件名為“jiajuti文件類型為（*prt),單位：mm的文件如圖4.1所示：圖4.1 創(chuàng)建新文件第二步，插入一個長為310mm，寬280mm,25mm的長方體。生成實體模型如圖4.2所示：圖4.2 長方體特征 第三步，選擇成形特征

16、下的凸墊，選擇生成長方體的一個棱邊為水平參考，凸墊的長250mm，寬310mm，高度為185mm。生成特征如下4.3圖示圖4.3 凸墊特征第四步，創(chuàng)建長210mm,寬度190mm,深度310mm腔體特征如下4.4圖所示圖4.4 腔體特征 第五步，創(chuàng)建拉伸異形定位孔，具體做法如下1 在草繪環(huán)境下，繪出孔的草圖確； 2 進入建模環(huán)境下，拉伸草繪完成的草圖剖面完成結(jié)果如下4.5圖所示：圖4.5 異形孔特征 第六步，創(chuàng)建夾具體的其他的三個異形定位孔，具體做法如下： 1. 創(chuàng)建XOZ和YOZ平面；2. 點擊UG菜單中的插入命令中的關聯(lián)復制中鏡像特征；3. 選擇上一步生成的異形定位孔，然后選擇鏡像平面XO

17、Z，確定完成；4. 選擇生成的兩個異形定位孔，選擇鏡像平面YOZ，確定完成四個定位孔的繪制如下4.6圖所示： 圖4-6 異形孔特征 第七步，生成夾具體的四個夾緊定位孔并插入螺紋特征。1. 利用UG中的簡單孔功能，根據(jù)孔的定位參數(shù)繪制一個孔；2. 在繪制好的孔中插入螺紋特征；3. 插入基準軸Z軸；4. 利用UG工具欄中的環(huán)形特征生成其余3個孔， 選擇生成的孔簡單孔和孔內(nèi)螺紋，選擇Z軸，輸入數(shù)量4，角度為90度，生成4個螺紋孔如下4.7圖示。圖4.7 螺紋孔特征 第八步，在夾具體上創(chuàng)建一個夾緊拉桿的了孔創(chuàng)建如4.8圖。 圖4.8 拉桿孔特征 最后創(chuàng)建完成的實體模型如下4.9所示：圖4.9 夾具體型

18、特征 經(jīng)過一系列的設計和零件裝配，最終夾具與零件的裝配圖如圖4.10所示： 圖4.10 裝配圖 爆炸組件如圖4.11所示： 圖4-11 爆炸圖 全文總結(jié)通過完成這次的基于UG填料箱蓋工藝規(guī)程及夾具畢業(yè)設計，感覺收獲很大，不僅感覺在本專業(yè)知識面擴大了，特別是夾具和工藝設計實際方面的知識，從原來的一知半解到現(xiàn)在已有一個較為清晰的認識，雖然在設計過程中缺乏實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，難免在實際的開發(fā)生產(chǎn)過程中對問題的突發(fā)性缺乏預見能力，但基本能把大學期間所學的專業(yè)知識都融會貫通起來了，并用于此次畢業(yè)設計當中，達到學以致用的目的。此外，對Unigrafics 軟件有了更深刻的認識，在軟件的操作也比原來提高了一個檔

19、次，然而，本人設計的過程中，曾遇到過不少的困難，影響了設計工作的進展，但經(jīng)過自己的一番鉆研、與同學、老師探討和請教之后， 問題終于迎刃而解。另外，在此設計過程中也做了很多重復性的工作，往往一個在設計上的缺陷，對后期的設計工作帶來影響而不得不推翻重新開始，于是，在不斷犯錯與解決中我總結(jié)了在設計過程中的一定經(jīng)驗，此中經(jīng)驗對我來說是十分寶貴的此種經(jīng)歷對我獨立思考問題、解決問題的能力也帶來很大的提高。畢業(yè)在即，從學校的學習到工作單位的實際設計生產(chǎn)，是一個很大的轉(zhuǎn)變，我清楚的認識到，要成為未來工作中專業(yè)的技術型人才，必須具備“專業(yè)、意愿與耐心”。因此，未來只能通過對自己在專業(yè)知識結(jié)構上的不斷完善，把所學

20、到的理論知識更好地運用到工作當中，腳踏實地，在工作中學習，學習后工作，把工作做得更加出色，更加完美，最后感謝學校及老師們的栽培！參考文獻江洪UG NX4.0基礎教程M第2版機械工業(yè)出版社2007孫麗媛機械制造工藝及專用夾具設計指導M第次冶金工業(yè)出版社2002 El wakil,S.D.,Processes and Design for Manufacturing加工工序設計.Prentice-Hill.1998李益民機械制造工藝設計簡明手冊S第版機械工業(yè)出版社1994 楊叔子工藝師手冊S第版機械工業(yè)出版社200662000Goetsch,D.L.,Advanced Maufacturing T

21、echnology先進制造技術,Delar Publishers Inc.1990李旦 機床專用夾具設計圖冊M第版哈爾濱工業(yè)大學出版社 19988鄒慧君機械原理課程設計手冊S第1版高等教育出版社 1998上海市金屬切削手冊 上海市金屬切削技術協(xié)會S第版上海科學技術出版社200010甘永立幾何量公差與檢測M第8版出版單位200811張世昌機械制造基礎M第版高等教育出版社200612王啟平機床夾具設計S第版哈爾濱工業(yè)大學 200613楊黎明 機械零件設計手冊S第版國防工業(yè)出版社199314Norton,R.l.,Design of Machinery機械裝置的設計,McGraw-Hill,1992

22、15曾東健汽車制造工藝學M第版機械工業(yè)出版社200616唐藝汽車構造與修理圖解M第版機械工業(yè)出版社199417Dimarogonas,A.D.,Machine Design for Manufacturing,Prentice-Hall,199818王先逵機械制造工藝學M第版遼寧電子出版社199519Dimmarogonas,A.D,Machine Design for Manufacturing制造機械設計, McGraw-Hill,199820朱煥池 機械制造工藝學M第次機械工業(yè)出版社200621王光斗機床夾具設計手冊S第版上海科技出版社22夏德偉UG NX4.0中文版機械設計典型范例教程

23、M第版電子工業(yè)出版社200623Dorf,R.C.and Kuisiak,A.,Handbook of Design Manufacturing and Automation制造業(yè)和自動化設計手冊 ,John Wiley &Sons,199424鄒青機械制造工藝學課程設計指導書M第版機械工業(yè)出版社200725零點工作室輕松跟我學UG NX4.0中文版M第版電子工業(yè)出版社200726肖繼德 . 機床夾具設計S第2版機械工業(yè)出版社200427宋振會UG NX4.0工程制圖基礎教程M第版清華大學出版社200628Goetsch,D.l.,Advanced Manufactureing Technol

24、ogy先進制造技術,Delmar Pulisher Inc,199028付本國UG NX3.0三維機械設計M第版機械工業(yè)出版社200529王彥武UG NX3-中文版基礎入門篇M第版中國青年電子工業(yè)出版社200630王樹勛UG NX3.0實操訓練教程M第版華南理工大學出版社200631袁鋒UG機械設計工程范例教程M第版機械工業(yè)出版社2006致謝 經(jīng)近三個月的時間，我的畢業(yè)設計終于告一段落了。一路走來，這三個月的時間可以算是我大學四年來最充實的一段生活。畢業(yè)設計不僅讓我把四年所學的專業(yè)知識融會貫通，達到專業(yè)學習的要求，而且在通過在解決遇到困難時與老師同學的共同探討，最后將問題、疑點逐個解決我深切地體會到合作精神的重要性。更明白了學無止境的道理，人只有在不停地探索和解決問題中才能進步。在此，我要特別感謝陳志剛老師的對我的教導和幫助，他總是不厭其煩地指出我設計中的問題，耐心地幫我解決設計中的問題；另外我還要感謝在工廠實習時領導和同事們的幫助，他們豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗以及在公司的一些資料給了設計很大的幫助；另外還有在我遇到困難時在一直鼓勵我支持我的室友們。畢業(yè)設計的完成也預示我的大學生活就將劃上一個句號，我的人生又將迎來一個嶄新的起點。大學生活結(jié)束了，但畢業(yè)設計的一點一滴將永遠留在我的心里。畢業(yè)后，我將用自己的滿腔熱誠迎接挑戰(zhàn)，把四年所學的知識應用到工作中，不斷完善自我，努力做好工作。31