連接杠桿數(shù)控加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 課題名稱： 連接杠桿數(shù)控加工工藝 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 起訖時間： 22 摘 要 本課題設(shè)計(jì)的是鉆床加工工序的夾具，就杠桿零件的工藝進(jìn)行了具體分析、并制定了工藝卡片。對鉆床加工工序進(jìn)行了夾具的設(shè)計(jì)，制定了定位方案和定位基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出了鉆床加工工序的夾具體。并對重要的鉆削零件進(jìn)行了數(shù)控程序設(shè)計(jì)，對標(biāo)準(zhǔn)化零部件的受力分析。利用Pro/E對夾具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了干涉分析、利用CAXA軟件對部分零件進(jìn)行了數(shù)控編程。 關(guān)鍵詞：夾具；數(shù)控程序；工藝路線；定位誤差；定位元件。 This topic is the design offixtureprocessingdrilling machine,the processof the lever partis analyzed,and the development of theprocess card.Theprocessofdrillingfixture design,developed apositioning scheme and positioningdatum,designed thespecificprocess ofdrillclamp.And the importantparts of theCNCdrillingprogram design,stress analysisofstandardparts.Folder on thespecific structure of theinterference analysis,parts oftheNC programmingby CAXA softwareusing Pro/E. Keywords: fixture;NC program;process route;positioning error;positioning element. 目 錄 摘 要 I 目 錄 i 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 設(shè)計(jì)意義 1 第2章 工藝設(shè)計(jì) 2 2.1 連接杠桿零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2 2.2材料及擬定機(jī)械加工工藝路線 2 2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)說明 3 2.4選擇機(jī)床設(shè)備及工藝設(shè)備 4 2.5刀具材料選擇 4 2.6工序集中與工序分散 4 2.7工藝編制 5 第3章 夾具設(shè)計(jì)及分析 5 3.1夾具定位分析 5 3.2夾具夾緊分析 5 4 結(jié)束語 11 參 考 文 獻(xiàn) 13 致 謝 14 第1章 緒論 1.1 引言 隨著機(jī)械的加工夾具的設(shè)計(jì)是在完成了本學(xué)期的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。所以機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)對即將進(jìn)入工廠的機(jī)械類畢業(yè)生來說很有必要。在夾具設(shè)計(jì)過程中，通常是解決如下問題：表面加工方法的確定、定位基準(zhǔn)及定位方法的選擇、夾緊機(jī)構(gòu)的選擇、夾具各零件的布置、加工精度的保證等。一個好的夾具是將這些問題很好的協(xié)調(diào)好的一個統(tǒng)一整體，在此次的夾具設(shè)計(jì)也正是向著這個目標(biāo)靠近的。 1.2 設(shè)計(jì)意義 這種夾具具有較高的剛度和精度，在粗加工時能承受較大的切削用量，以充分發(fā)揮數(shù)控、加工中心機(jī)床的生產(chǎn)能力;在精加工時能更好的保證工件定位基準(zhǔn)和加工表面的位置精度;還能根據(jù)數(shù)控、加工中心機(jī)床的要求保證夾具應(yīng)允許刀具接近盡可能更多的被加工表面甚至于全部被加工表面，可以減少機(jī)床的停機(jī)時間:在夾具上還能一次裝夾多個工件同時一次加工，可以減少夾具、刀具、工件系統(tǒng)的調(diào)整時間；還能減少刀具的更換次數(shù)和刀具的調(diào)整時間，更好的發(fā)揮數(shù)控、加工中心機(jī)床的高效性能。夾具元件可以通過組裝、使用、好的發(fā)揮數(shù)控、加工中心機(jī)床的高效性能。夾具元件可以通過組裝、使用。夾具的平均設(shè)計(jì)和組裝時間是專用夾具所花時間的5%-20%。 第2章 工藝設(shè)計(jì) 2.1 連接杠桿零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 零件是杠桿零件，零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較小，形狀比較復(fù)雜。主要作用一是傳遞扭矩；二是起著固定的作用；三是起著連接作用。 圖2-1 連接杠桿的三維造型圖 2.2材料及擬定機(jī)械加工工藝路線 考慮到杠桿要受到扭矩的作用，而零件的尺寸有比較小，因此應(yīng)選用材料為模鍛件。因?yàn)椴粋鬟f力與功率，主要起固定和定位作用，所以不需要特別的工藝處理。故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)效率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 （1）工序順序安排原則 （a）原則：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。 （b）機(jī)械加工工藝路線按工序的性質(zhì)不同一般可分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。表面質(zhì)量要求特別高時，還應(yīng)增加光整加工階段。 （c）零件的機(jī)械加工路線中，第一道工序往往都是加工精基準(zhǔn)，然后使用精基準(zhǔn)定位，進(jìn)行后續(xù)加工，如軸類零件先鉆中心孔，箱體類零件先加工平面、這位銷孔等。 （2）工藝安排原則和方法 制定工藝規(guī)程定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大限度的提高生產(chǎn)率和降低制造成本。工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據(jù)工件的被加表面類型、材料和技術(shù)要求等確定的。夾具是一種工藝裝備。它的作用一是保證工件相對于機(jī)床和刀具具有正確的位置，這一過程稱為“定位”；二是要保證工件在外力的作用下仍能保持 正確位置，這一過程稱為“夾緊”。要保證工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間正確的幾何位置，應(yīng)保證工件在夾具中有正確的定位、夾具對機(jī)床具有正確的相互位置關(guān)系和夾具的正確調(diào)整。工藝路線機(jī)械加工工藝卡片是在工藝過程卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的工藝文件，主要內(nèi)容有工序簡圖。該工序中每個工序的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用的設(shè)備和工藝裝備等。機(jī)械加工工藝過程卡片是以工藝為單位的，簡要說明零件機(jī)械加工過程的一種工藝文件。主要用于單件小批和中批生產(chǎn)。制定工藝規(guī)程是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，它要求技術(shù)人員從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),理論聯(lián)系實(shí)際和工人結(jié)合起來，充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，盡可能采用國內(nèi)外先進(jìn)工藝，并保證良好的勞動條件。 2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)說明 （1）熟悉和分析制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，確定零件制造的關(guān)鍵技術(shù)問題。 （2）確定毛坯，包括選擇毛坯類型及其制造方法，繪制，毛坯圖。計(jì)算總余量、毛坯尺寸和材料利用率等 （3）擬訂工藝路線。 （4）確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及其公差，繪制工序圖。 （5）選擇切削用量和計(jì)算時間的定額。 （6）確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。 （7）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最佳方案。 （8）編制工藝文件。 加工工藝路線如下： 表2-1 連接杠桿加工工藝過程 工序號 工序內(nèi)容 工藝裝備 010 連接杠桿 020 清洗 030 銑28H7mm孔兩端面 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，銑刀 040 銑10H9mm孔兩端面 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，銑刀 050 鉆、擴(kuò)、粗鏜、精鏜、精鉸28H7mm孔 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，鉆頭，鏜刀，鉸刀 060 銑11mm孔兩端面 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，銑刀 070 鉆11mm孔 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，鉆頭 080 鉆、擴(kuò)、鉸10H9mm 加工中心，專用夾具，游標(biāo)卡尺，鉆頭，銑刀，鏜刀 090 涂上油后放進(jìn)倉庫 2.4選擇機(jī)床設(shè)備及工藝設(shè)備 工藝裝備：加工中心、鏜床、游標(biāo)卡尺 、外徑千分尺 、硬質(zhì)合金立銑刀、 中心鉆、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、硬質(zhì)合金麻花鉆等。 2.5刀具材料選擇 目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。由于零件材料為灰鑄鐵，屬于難加工類零件，根據(jù)刀具的選擇原則，銑刀應(yīng)為硬質(zhì)合金刀,根據(jù)零件加工面的要求,本零件所要用到的刀具應(yīng)該是這幾種:立銑刀、 中心鉆、麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鏜刀。從生產(chǎn)條件分析看，生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)批量等。本零件的加工工藝采用數(shù)控加工中心，批量為中批生產(chǎn)。數(shù)控加工與普通加工相比具有的優(yōu)點(diǎn)是：工序高度集中，可減少很多復(fù)雜的工裝夾具，可減少工件的裝夾次數(shù)，提高勞動生產(chǎn)率，降低工件在裝夾中的累積誤差。 2.6工序集中與工序分散 工序集中：由于工序數(shù)目多、工藝路線較短。且員工操作人數(shù)較少，如用數(shù)控設(shè)備，應(yīng)采用工序集中原則，保證效率，以最快的方式完成加工。 工序分散：要求員工人數(shù)、加工設(shè)備較多。該零件加工面并不多，且員工人數(shù)不多，應(yīng)使工序盡量集中。 2.7工藝編制 我們需要對這個零件進(jìn)行加工。如圖2-7 圖2-7 三維圖 圖2-7平面圖 首先，我們需要對銑削直徑28的上下端面進(jìn)行加工。工藝要求如圖： 然后，我們需要銑削直徑10的上下兩端面。工藝要求如圖： 接著，我們需要做出直徑28的圓孔。工藝要求如圖： 我們還要銑直徑11的孔上下兩端面。工藝要求如圖： 銑削完，我們需要鉆直徑11的圓孔。工藝要求如圖： 鉆直徑10的圓孔，工藝要求如圖： 第3章 夾具設(shè)計(jì)及分析 3.1夾具定位分析 考慮到本零件外形復(fù)雜，而且所于中批量生產(chǎn)，采用聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)比較適合，它利用一個原始作用力實(shí)現(xiàn)多件的多點(diǎn)、多向同時夾緊的機(jī)構(gòu)。節(jié)省了安裝時間，而且減小定位誤差，不但降低了 加工成本，而且提高了工作效率。 確定零件定位時，首先應(yīng)該正確切合理地選擇定位基準(zhǔn)，這將直接影響到被加工零件的位置精度、各表面加工的先后順序，在某些情況下，還會影響到所采用工藝裝備的復(fù)雜程度，因此，必須重視定位基準(zhǔn)的選擇。此次設(shè)計(jì)我只設(shè)計(jì)了一道工序的夾具 。利用加工中心自動換刀，保證了各個尺寸間的相對位置。本次定位限制了工件的六個自由度，利用壓塊和螺釘夾緊并且固定，這樣將工件完全定位。 基于運(yùn)動原理，要限制工件的6個自由度，典型的方法就是在夾具設(shè)計(jì)中設(shè)置的6個支承點(diǎn)。圖中的矩形工件每次都安放到與6個支承相接觸，從而使一批工件中每個工件得到確定的位置，其中底面A放在3個支承上，限制了3個自由度(沿著z軸的移動和沿著x,y軸的轉(zhuǎn)動)，側(cè)面B限制了2個自由度(沿Y軸的移動和沿z軸的轉(zhuǎn)動)，另一個側(cè)面C限制了一個自由度(沿x軸的移動)。用分布在3個互相垂直的平面上的6個支承點(diǎn)來限制六個自由度，使得工件在夾具中的位置完全確定，這就是著名的3-2-1六點(diǎn)定位原理[6]。六點(diǎn)定位原理適合任何形狀的工件。如圖所示的軸類工件的六點(diǎn)定位原理示意圖。其中軸的圓柱表面放在4個支承點(diǎn)上，消除了工件的4個自由度(沿y,z軸的移動和繞z軸的轉(zhuǎn)動)，軸端部靠在一個支承點(diǎn)上，消除了一個自由度(沿x軸的移動)，軸上一端的槽正放在一個支承點(diǎn)上，消除了工件繞x軸轉(zhuǎn)動的自由度(圖5)所示。根據(jù)工件形狀的不同，所用的定位基準(zhǔn)也不同，定位點(diǎn)的分布情況也不同。運(yùn)用六點(diǎn)定位原理可以分析和判斷夾具中的定位結(jié)構(gòu)是否正確，將工件的六個自由度完全約束或受限制的定位稱為完全定位。但是在很多情況下，無需將工件的6個自由度完全約束，只需要限制那些對加工后位置精度有影響的自由度即可，無需限制6個自由度的定位稱為不完全定位。在保證工件位置精度的前提下，不完全定位可以減少夾具元件，簡化夾具結(jié)構(gòu)。如果一個夾具的定位結(jié)構(gòu)所限制的自由度少于位置精度必須要限制的自由度數(shù)量，就會產(chǎn)生定位不足，這種定位方式稱為欠定位。如果一個夾具的定位結(jié)構(gòu)中，不同支承點(diǎn)重復(fù)的約束工件上同一個自由度，就會產(chǎn)生定位不穩(wěn)定，這種定位方式稱為過定位。欠定位情況下，工件的位置精度不能保證，因此是不允許的。過定位要視具體的情況而定是否允許。如圖,如果B平面的兩個支承點(diǎn)在一條垂直線上，這樣繞z軸轉(zhuǎn)動的自由度就沒有被限制，這種情況屬于欠定位;而沿Y軸移動的自由度就被限制了兩次，這種情況屬于過定位。 如圖下： 3.2夾具夾緊分析 夾具裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對保證工件的加工質(zhì)量，縮短工件安裝輔助時間，降低工人的勞動強(qiáng)度等都有直接的影響。因此對夾緊裝置應(yīng)提出如下基本要求。 1、夾緊即不應(yīng)破壞工件的的定位，又要有足夠的夾緊力，同時又不應(yīng)產(chǎn)生過大的加緊變形，不允許的震動和表面損傷。2、夾緊動作迅速，操作方便安全省力。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單緊湊，工藝性要好。3、動手夾緊機(jī)構(gòu)要有可靠的自鎖性；機(jī)動夾緊裝置要統(tǒng)籌考慮其自鎖性和穩(wěn)定的原動力。 表3-1夾具各個零件列表 零件名稱 零件二維圖 零件三維圖 主體 軸 上夾具板 套筒 墊片 M14螺釘 M16螺釘 螺母 M16螺絲 組裝零件： 各夾具零件設(shè)計(jì)好后，需要將其組裝起來，下面就簡單介紹Pro/E軟件裝配過程： 首先新建組件文件進(jìn)入裝配環(huán)境 1，打開UG程序界面后，.選擇【文件】/【新建】命令。選擇后彈出“新建”對話框，選擇類型為“裝配”。 2，輸入文件名，單擊“確定”按鈕即可進(jìn)入裝配模式。 接著裝配第一個元件 選擇添加組件命令，然后從彈出的“添加組件”對話框中選擇零件所要調(diào)入的零件,單擊“打開”按鈕。如圖3-3所示。 圖3-3 UG零件打開方框圖 裝配第(二)個元件 1，選擇添加組件，然后從彈出的“添加組件”對話框中選擇零件biyesheji4（49）.prt， 2，在放置選項(xiàng)里“約束”類型下拉按鈕，選擇“同心”選項(xiàng)，然后分別點(diǎn)取二個零件的的RIGHT平面， 3，點(diǎn)取之后零件組裝，達(dá)到需要的效果，單擊（確定）。如圖3-4所示。 插入 圖3-4 UG裝配界面圖 依次將元件通過以上方法裝配起來，心軸持板零件夾具裝配圖如圖3-5所示: 4 結(jié)束語 通過這兩個月的時間,我完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì),時間雖短,但并不影響把我所學(xué)的東西應(yīng)用到此次設(shè)計(jì)中，這兩個月里我學(xué)到很多知識，特別是對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)UG還有辦公軟件知識有了更深刻的了解。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然只有短短兩月時間，但卻把兩年的所學(xué)幾乎都用到了。此次設(shè)計(jì)讓我將所學(xué)到的知識用到了實(shí)際領(lǐng)域，讓我感受到實(shí)際和理論的差別，對我將來的工作有很大的幫助。我相信通過本次設(shè)計(jì)讓我更加有信心迎接任何挑戰(zhàn)。 這次設(shè)計(jì)的課題是《箱蓋零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)》齒輪箱端蓋零件圖看起來并不難，可是真想搞好它還真是有點(diǎn)難度；要加工好這個零件需要特別注意它的裝夾，最難的應(yīng)該是夾具的設(shè)計(jì),也是此次設(shè)計(jì)的一重點(diǎn)，它最大的特點(diǎn)是使工件能快速定位并夾緊其核心也是定位與夾緊。夾具的設(shè)計(jì)與工藝的安排有著密切的聯(lián)系，在工藝安排時就需要考慮如何定位與夾緊，夾緊機(jī)構(gòu)是否對加工帶來干涉，既工藝安排的好壞會直接影響夾具的難易程度。 回顧這幾周，其實(shí)感慨還是有很多的。以往也進(jìn)行過多次課題設(shè)計(jì)，但是都沒有此次設(shè)計(jì)正式規(guī)范。由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，大家心里都多了幾分擔(dān)憂。馬上就要告別大學(xué)生活了，進(jìn)入完全陌生的另一個環(huán)境，還不知道以后應(yīng)該以怎樣的態(tài)度面對，更不知道以后的生活會發(fā)生什么變化。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的完成，也就變相意味著大學(xué)生活的結(jié)束。 通過這次設(shè)計(jì)，我基本掌握了一個中等復(fù)雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會查閱手冊，選擇使用工藝裝備等。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，我的大學(xué)生涯也即將結(jié)束，在這二年里我真的學(xué)到了很多知識，除了專業(yè)知識外，最多的還是做人的道理。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 樓夢麟．變參數(shù)土層的動力特性和地震反應(yīng)分析[J]．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，1997，25（2）：155-160． [2] 李剛．船用齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007． 致 謝 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，回首這幾周的設(shè)計(jì)過程，有苦也有甜。甜的是較好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，在設(shè)計(jì)過程中，通過各種途徑解決了所遇到的困難?？嗟氖窃诩?xì)節(jié)問題的把握上還很欠缺，工藝過程設(shè)計(jì)人員追求的是完美，我想，我的課程設(shè)計(jì)離完美還差的很遠(yuǎn)，還有很多要學(xué)習(xí)、總結(jié)的地方。幾周的時間里，查閱了基本機(jī)械加工與夾具設(shè)計(jì)方面的資料。在繪制夾具體裝配圖時，由于對機(jī)械圖中的有關(guān)內(nèi)容有些陌生，所以索性翻出機(jī)械制圖書，也算吻戲了功課。最終，通過自己的努力，很好的完成了裝配圖的繪制，也對機(jī)械圖的內(nèi)容有了更深的理解。同時，也練習(xí)了電子圖版軟件的使用，能熟練地解決繪圖過程中所遇到的問題，最重要的是繪圖的速度和質(zhì)量有了很大的提高。 從剛拿到題目時無從下手，到初步了解機(jī)械零件加工的工藝過程，這其中的各種體會只有自己能夠理解，也使我更加堅(jiān)信在做任何事時，我們都應(yīng)該認(rèn)真去對待，通過這次課程設(shè)計(jì)，雖然了解了機(jī)械加工工藝過程，但離實(shí)際還很遠(yuǎn)，路還很長，但慶幸的是自己對機(jī)械加工工藝過程有了初步的了解，課程設(shè)計(jì)過程中，一步一個腳印走出來了。 本次課程設(shè)計(jì)是我們在結(jié)束所有專業(yè)課程以后的一次綜合性設(shè)計(jì)，它測試了我們所學(xué)的知識是否扎實(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我所學(xué)的知識得到了鞏固，充分發(fā)揮了我們個人的潛力。在這次設(shè)計(jì)過程中，雖然遇到過很多的困難，但是經(jīng)過我和同學(xué)的討論以及老師的細(xì)心教導(dǎo)，使我一次次地突破困難，最終圓滿完成了設(shè)計(jì)。 再次感謝指導(dǎo)老師長期以來的幫助和教導(dǎo)！