活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計.doc

活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目： 活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計 學(xué)習中心： 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 年 級： 年 春/秋 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師：完成日期： 年 月 日 內(nèi)容摘要 在機械制造批量生產(chǎn)中根據(jù)加工零件的工藝要求，（鉆床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。通過鉆床夾具設(shè)計，不僅可以培養(yǎng)綜合運用已學(xué)知識的能力而且可以得到工程設(shè)計的初步訓(xùn)練），因此，活塞桿零件在機械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。本設(shè)計的內(nèi)容包括：一、緒論二、工藝規(guī)程設(shè)計，包括：1.被加工零件的分析；2.零件毛坯的選擇；3.定位基準的選擇；4.工藝路線的安排；5.重點工序加工方法說明；6.切削用量的確定；7.機動時間的計算和工序時間定額。三、夾具設(shè)計（見詳圖）四、總結(jié)五、設(shè)計所參考的資料具體內(nèi)容，見詳細的設(shè)計說明書。 關(guān)鍵詞：寫作規(guī)范；排版格式；畢業(yè)論文 目 錄 內(nèi)容摘要I引 言11 緒論22 工藝規(guī)程設(shè)計32.1 年生產(chǎn)量和批量的確定32.2 零件分析32.3 定位基準的分析與選擇42.3.1 基準的概念42.3.2 基準選擇原則42.3.3 定位基準的選擇42.4 工藝路線的制定42.5 工藝卡的填寫43 夾具設(shè)計53.1 定位基準的選擇63.2 定位元件選擇63.3 夾緊元件的選擇73.4 夾緊力的計算7參考文獻8參考文獻9附 錄10 引 言機械設(shè)計課程是在我們大學(xué)課程的技術(shù)基礎(chǔ)課。這是我們進行畢業(yè)設(shè)計時對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。我也相信通過對活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計是機械專業(yè)所學(xué)課程的一個總結(jié)，是對課堂中學(xué)習的基本理論和在生產(chǎn)實習中學(xué)到的實踐知識的一個實際應(yīng)用過程。由于知識和經(jīng)驗所限，設(shè)計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導(dǎo)。 1 緒論 本次設(shè)計的題目是活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計。這個題目是機械設(shè)計課題，在做這個設(shè)計題目過程中，涉及了很多工藝規(guī)程設(shè)計方面的知識。本次的設(shè)計任務(wù)是：制定一給定的零件的機械加工工藝及就加工該零件的某一道工序的夾具設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括：毛坯零件綜合圖一張； 夾具裝配圖1張； 夾具體圖1張； 工序卡的編訂、繪制； 論文1份； 2 工藝規(guī)程設(shè)計2.1年生產(chǎn)量和批量的確定1）已知生產(chǎn)綱領(lǐng)：2000件/年， 年生產(chǎn)量 生產(chǎn)綱領(lǐng) 每臺件數(shù) （1%儲備量）（1%廢品率） 2000件/年1件/臺（1+1%）（1+1%） 2040 件 月產(chǎn)量 年產(chǎn)量/12 170 件 日產(chǎn)量 月產(chǎn)量/25.5 170件/25.5 7 件2）生產(chǎn)類型的確定：查工藝人員手冊，年產(chǎn)量2000件的屬于中批生產(chǎn)。3）批量的確定及生產(chǎn)間隔期在一個零件總的加工時間及最長工序時間確定的情況下，批量和生產(chǎn)間隔期相互制約，批量越大，生產(chǎn)間隔期越長，生產(chǎn)率高，但資金周轉(zhuǎn)慢，批量越小，生產(chǎn)間隔期短，資金周轉(zhuǎn)快，但生產(chǎn)率低，所以要同時兼顧二者。批量的確定：除了要考慮生產(chǎn)間隔期外，還要考慮車間毛坯倉庫的面積，如批量大，則占用車間面積過大，資金投入大，周轉(zhuǎn)慢，反之，如批量小，則毛坯的供給滿足不了加工需要，則出現(xiàn)停工，以至于設(shè)備的閑置，工人的浪費?？紤]到以上的種種因素，定的批量時間為2天。2.2零件分析零件作用：本零件作為（ 支持活塞做功的連接部件 ）用。零件材料：本零件材料為合金結(jié)構(gòu)鋼。零件熱處理要求：由于本零件為鍛件，需要進行調(diào)質(zhì)處理和高頻淬火處理。零件技術(shù)要求： 本零件需加工的表面為：（軸的端面、軸的外圓、軸的錐面）。其中（軸的外圓、軸的錐面）本身尺寸精度、表面粗糙度有較高要求，而且位置精度也有一定要求。（詳細見工件零件圖）零件結(jié)構(gòu)特點：活塞桿結(jié)構(gòu)比較簡單，但長徑比很大，屬于細長軸類零件，剛性較差 加工出該工件所用的加工方法主要有： 粗車、半精車、精車、磨削 加工。零件設(shè)計基準：分析得知，其設(shè)計基準是 軸的外圓表面 。2.5 定位基準的分析與選擇在制定零件加工工藝規(guī)程時，正確選擇定位基準對保證加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工順序都有重要的影響。2.1 基準的概念基準就是在零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面?；鶞室罁?jù)其功用不同可分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。設(shè)計基準在零件圖上用以確定其他點、線、面位置的基準，主要用在產(chǎn)品零件的設(shè)計圖上；而工藝基準主要用在機械制造的工藝過程中。2.5.2 基準選擇原則精基準的選擇選擇精基準主要考慮應(yīng)可靠地保證主要加工表面間的相互位置精度并使工件裝夾方便、準確、穩(wěn)定、可靠。因此選擇精基準時一般應(yīng)遵循以下原則：（1）基準重合原則；（2）基準統(tǒng)一原則；（3）保證工件定位穩(wěn)定準確、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的原則；（4）互為基準原則；（5）自為基準原則。粗基準的選擇選擇粗基準，主要是為了可靠方便地加工出精基準來。具體選擇時主要考慮一下原則：（1）為了保證不加工表面與加工表面之間的相互位置關(guān)系（厚壁均勻、對稱，間隙大小等），應(yīng)首先選擇不加工表面作粗基準，若零件上有多個不加工表面，則應(yīng)選擇其中與加工面相對位置關(guān)系要求較高的不加工面為粗基準。（2）為了使定位穩(wěn)定、可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，作為粗基準的表面應(yīng)不是分型面，應(yīng)盡可能平整光潔，且有足夠大的尺寸，無澆口、冒口或飛邊、毛刺等缺陷，必要時，應(yīng)對毛坯加工提出修光打磨的要求。（3）對于具有較多加工表面的工件，粗基準選擇時，應(yīng)考慮合理地分配各表面加工余量。（4）同一方向上的粗基準原則上只允許使用一次。上述粗、精基準的選擇原則，只說明了某一方面的問題，在實際應(yīng)用中，常常不能同時兼顧，往往會出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求選擇時應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)類型及具體生產(chǎn)條件，并結(jié)合整個工藝路線進行綜合考慮，分清主次，抓住主要矛盾，靈活運用上述原則，正確選擇粗、精基準。2.3 定位基準的選擇1分析零件各加工平面、孔、倒角等的位置精度等活塞桿結(jié)構(gòu)比較簡單，但長徑比很大，屬于細長軸類零件，剛性較差，為了保證加工精度，在車削時要粗、精車分開，而且粗、精車時一律使用跟刀架，以減少加工時工件的變形，在加工兩端螺紋時要使用中心架。在磨削外圓表面時，工件易產(chǎn)生讓刀，彈性變形，影響了活塞桿的精度。因此，在加工時應(yīng)修研中心孔，并保證中心孔的清潔，中心孔與頂尖間松緊程度要適宜，并保證良好的潤滑。在選擇定位基準時，為了保證零件同軸度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工藝均采用兩中心孔定位，符合基準統(tǒng)一原則。為了保證活塞桿加工精度的穩(wěn)定性，在加工的全過程中不允許人工校直。調(diào)質(zhì)、高頻淬火時，螺紋部分等應(yīng)采取保護裝置進行保護。活塞桿承受交變載荷作用，處有裝置往復(fù)摩擦其表面，所以該處精度高又耐磨。表面經(jīng)調(diào)質(zhì)后，硬度增強，符合既有一定的韌性，又有較好的耐磨性。2確定零件的粗、精基準，確定零件各表面的加工順序粗基準的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該表面為粗基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。粗基準采用鍛造后的毛坯外圓。中心孔加工采用三抓自定心卡盤裝夾毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車一端外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三抓自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔，才能保證兩中心孔同軸。選擇精基準時，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。在進行精加工時，應(yīng)選用已加工表面作為精加工基準。根據(jù)活塞桿的技術(shù)要求和裝配要求，應(yīng)選擇活塞桿的左右端面和兩端面的中心孔作為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工?？杀苊饣鶞兽D(zhuǎn)化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設(shè)計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合。由于兩軸面的精加工工序要求余量小且均勻，可利用其自身作為基準。2. 工藝路線的制定制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第20頁表1.4-6，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序01 下料：取如毛坯圖所示的鍛件；工序02 粗車，平斷面，劃兩端中心孔線，鉆兩端中心孔，以毛坯外圓表面定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序03 粗車端面、全部外圓、錐面和倒角，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序04 粗車半圓槽、圓角，用車床上面的專用成形車刀；采用CA6140車床加專用夾具；工序05 粗車活塞桿右端螺紋，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序06 熱處理：調(diào)質(zhì)HRC 2834；工序07 半精全部外圓、錐面和倒角，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序08 半精車半圓槽、圓角，用車床上面的專用成形車刀；采用CA6140車床加專用夾具；工序09 半精車活塞桿右端螺紋，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序10 精車面和面，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序11 精車半圓槽、圓角，用車床上面的專用成形車刀；采用CA6140車床加專用夾具；工序12 精車活塞桿右端螺紋，以中心孔定位基準；采用CA6140車床加專用夾具；工序13 熱處理：對活塞頭進行高頻淬火HRC 4550；工序14 磨削圓柱面和圓柱面至表面粗糙度為0.8，以中心孔定位基準；采用MQ1350磨床加專用夾具；工序15 磨削半圓槽、圓角；采用MQ1350磨床加專用夾具；工序16 氧化：H.Y；工序17 檢驗，按圖樣尺寸檢驗。3 夾具設(shè)計夾具是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的，它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時的限位等作用的。組合機床的工作常常是多刀、多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動，因此組合機床佳句必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時，也不應(yīng)該對工件產(chǎn)生不容許的變形，組合機床的夾具是保證加工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其設(shè)計、制造和調(diào)整都必須有嚴格的要求，使其能持久的保持精度。此外，組合機床夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和夾壓的自動化，并有動作完成的檢查信號，保證切屑從加工空間自動排出，便于觀察和檢查，以及再不從機床上拆除夾具的情況下，能夠更換易損件和維護調(diào)整。在組合機床上加工時，必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對位置。這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實現(xiàn)的，定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和夾緊力，有時還需承受切削力。定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成，定位支承是指在加工過程中維持被加工零件的一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支承元件。由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設(shè)計應(yīng)注意以下問題：合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對準定位支承元件，當受工件結(jié)構(gòu)限制不能實現(xiàn)時，也應(yīng)使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應(yīng)使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內(nèi)。提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應(yīng)力求使定位元件（定位銷）不受力。提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長期保持夾具的定位精度?？煽康呐懦龆ㄎ恢С胁考那行迹骨行疾欢氯驼掣皆谥С卸ㄎ幌到y(tǒng)上，對保證定位的準確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計時應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施。夾具體的設(shè)計：夾具體是夾具的最大和最復(fù)雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對刀元件和導(dǎo)向元件，及其它的一切元件和機構(gòu)并通過它將夾具安裝在機床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關(guān)系，而且在加工過程中產(chǎn)生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設(shè)計夾具體應(yīng)考慮以下問題：1 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過程中產(chǎn)生的誤差。2 夾具體要有足夠的強度和剛度，使夾具體能承受在加工過程中產(chǎn)生的作用力而不止變形和發(fā)生振動。3 夾具體的機構(gòu)要緊湊形狀要簡單，同時要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機構(gòu)安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。4 夾具體的結(jié)構(gòu)工藝性要好以便于制造，并注意消除內(nèi)應(yīng)力避免變形。5 夾具體的中心要低，安裝在機床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時應(yīng)根據(jù)機床連接部分的機構(gòu)形狀來確定夾具體連接部分的形狀和結(jié)構(gòu)。6 在滿足剛度和強度的前提下，夾具體應(yīng)盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。7 夾具體采用鑄造件，由于鑄造可得到各種復(fù)雜的外形，剛性好還能吸振，但需進行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。3.1 定位基準的選擇為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用可換鉆套以利于在鉆孔。3.2定位元件選擇工件在夾具中定位時，一般不允許將工件直接放在夾具體上，而應(yīng)放在定位元件上。定位元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置，對定位元件的選擇有如下基本要求：定位元件要有足夠的精度；定位元件要有足夠的硬度和耐磨性；定位元件要有足夠的剛度和強度；定位元件要有良好的工藝性。對于本工序而言，夾具的主要定位元件為定位塊,在加工時要保證夾具定位塊的位置要求。3.3 夾緊元件的選擇夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，它與工件直接接觸，把工件夾緊。夾緊裝置的設(shè)計和選用是否合理，對保證工件的加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降級加工成本和確保工人的生產(chǎn)安全都有很大的影響。對夾緊裝置的基本要求是：1）夾緊時不得破壞工件在夾具中占有的正確位置。2）夾緊力要適當，既要保證在加工過程中工件不移動、不轉(zhuǎn)動、不振動，同時又不要在夾緊時損傷工件表面或產(chǎn)生明顯的夾緊變形。3）夾緊機構(gòu)要操作方便、迅速、省力。大批大量生產(chǎn)中應(yīng)盡可能采用氣動、液動等高效夾緊裝置，以減輕工人的勞動強度和提高生產(chǎn)率。在小批量生產(chǎn)中，采用結(jié)構(gòu)簡單的螺釘壓板時，也要盡量設(shè)法縮短輔助時間。4）結(jié)構(gòu)要緊湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標準件。手動夾緊機構(gòu)還須有良好的自鎖性。對于本道工序而言，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計采用了可換裝置。拆卸時，松開夾緊螺栓，實現(xiàn)工件的快換。本夾具所采用的刀具為高速鋼麻花鉆，麻花鉆是應(yīng)用最廣的孔加工刀具，它是一種形狀復(fù)雜的雙刃鉆孔或擴孔的標準刀具。一般用于孔的粗加工，也可用于加工螺紋底孔及高精度孔的預(yù)制孔。標準麻花鉆是由柄部、頸部和工作部分3個部分組成。工作部分是鉆頭的主要部分，前端為切削部分，承擔主要的切削工作；后端為導(dǎo)向部分，起引導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。鉆頭的工作部分由兩條對稱的螺旋槽，是容屑和排屑的通道。切削部分由兩個前刀面、兩個后刀面、兩個副后刀面組成。螺旋槽的螺旋面形成了鉆頭的前面，端部有兩個近似于錐面的曲面為主后刀面，磨有兩條棱邊，形成副后刀面。螺旋槽與主后刀面的兩條交線為主切削刃，兩個主切削刃由鉆芯連接，棱邊與螺旋槽的兩條交線為副切削刃，兩主后刀面在鉆芯處的交線構(gòu)成了橫刃。在此采用的麻花鉆用于對活塞桿的端面和外圓進行切削加工。本夾具用于立式鉆床，固定式鉆模的特點是鉆模用螺釘壓板固定在機床上，用于在立式鉆床上加工單孔或在搖臂鉆床上加工位于同一方向上的平行孔系。由于它在機床上的位置固定，故所加工孔精度較高。如裝配圖上所示，活塞桿以兩端在定位元件上定位，用定位塊使小頭外圓對中。在大頭端面用刀口墊圈和螺母將工件夾緊，小頭下方用輔助支撐承受切削力。整個夾具找正后用壓板固定在鉆床工作臺上。3.4夾緊力的計算對于加工頂面，夾緊力向下的分力與切削力垂直，夾緊力的向里的分力與定位元件給的支持力抵消。計算加緊力時，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮工件重力，運動的工件還應(yīng)考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，。由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查切削用量手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中：，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則： 采用開口夾緊螺栓左右移動來達到適當夾緊后本夾具即可安全工作. 定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為定位塊,在加工時要保證夾具定位塊的位置要求.（2）計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差。鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為： 襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為： 則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.5mm。 大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）模板 II 活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計 活塞桿零件的機械加工工藝及工裝設(shè)計 I 12