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基于普通机床的后托架及夹具的设计开发.rar

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    编号:20181101165909218    类型:共享资源    大小:2.08MB    格式:RAR    上传时间:2019-04-09
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    基于 普通 机床 托架 夹具 设计 开发
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    无锡职业技术学院毕业设计(论文)1第一章 引言1. 1 机械加工工艺的现状和发展趋势近年来,机械制造工艺有着飞速的发展。比如,应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂,往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域,其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来,虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究,并取得了卓越的理论成就,但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此,目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律,以便实际应用,但还缺乏系统性。为了能具体确切的说明过程,使工件能按照零件图的技术要求加工出来,就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件,学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。在整个设计过程中,我们将学习到更多的知识。(1)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。(2)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。(3)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。这是整个设计的重点,也是一个难点。受其限制,目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取,还难以实现最优化和自动化,例如,电火花成形电极的沉入式 加工工艺,它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 CAD、CAPP 和 CAM 原理开展了一些研究,并取得了一些成果,但由于工艺数据的缺乏,仍未有成熟的商品化的 CAD/CAM 系统问世。通常 只能采用手工的无锡职业技术学院毕业设计(论文)2方法或部分借助于 CAD 造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展,人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型,并得到了初步 的成果。因此,通过实验建模,将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来,建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟,应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。1.2 机床后托架加工工艺设计的目的、内容和要求1.2.1 设计的目的CA6140 机床后托架的是 CA6140 机床上的一个重要零件,因为其零件尺寸较小,结构形状也不是很复杂复杂,但侧面三杠孔和底面的精度要求较高,此外还有对精度要求不是很高的顶面的四孔要求加工,后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是 Ra1.6,所以都要求精加工。其三杠孔的中心线和底平面,有平面度的公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它的加工是非常关键和重要的。机床设计毕业设计,其目的在于通过对 CA6140 机床后托架加工工艺的设计,使我们在拟定加工工艺方案的过程中,得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养基本的设计方法,并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2 设计的内容(1)工序的划分确定加工顺序和工序内容,安排工序的集中和分散程度,划分工序阶段,这项工作与生产纲领有密切关系,具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数;如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则,批量大时即可按工序分散原则,组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备,按工序集中原则组织生产。(2)定位基准的选择根据粗基准,精基准的选择原则;遵循基准统一、基准重合。由零件图具体分析可得:CA6140 车床后托架首先以一个侧面和一个孔为粗基准,对底平面 A 进行粗加工,再以底平面 A 为基准加工孔。(3)毛坯的选择:无锡职业技术学院毕业设计(论文)3根据生产纲领和零件结构选择毛坯,毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率,以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材,则按其标准确定尺寸规格,并决定每批加工件数。(4)工艺路线的拟订表示零件的加工顺序及加工方法,分出工序,安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发,理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案,进行分析比较后再确定。1.2.3 设计的目的对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾,但只要把它们处理好,就会成为一个统一体。在三个要求中,质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标,质量不能保证,根本谈不上数量;质量和生产率之间是密切联系的,在保证质量的前提下,应该不断地最大限度地提高生产率,满足生产量的要求。如果两者矛盾,则生产率要服从于质量,应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下,应尽可能的节约耗费,减少投资,降低制造成本,这就是经济性。因此,CA6140 车床后托架的工艺规程设计应该体现质量、生产率和经济性的统一,达到经济合理及可行的目的。无锡职业技术学院毕业设计(论文)4第二章 CA6140 机床后托架加工工艺的整体设计2.1 CA6140 机床后托架加工工艺分析(1) 制订 CA6140 车床后托架加工工艺规程,关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中,我们必须要认真分析零件图,了解其零件的结构特点和相关的技术要求,对零件的每一个细节,都应仔细的分析,如零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度,特别是要注意后托架零件各孔系自身精度(同轴度、圆度、粗糙度等)和它们的相互位置精度(轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求) ,后托架零件的尺寸是整个零件加工的关键,必须弄清箱体零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点,同时因为零件比较复杂,所以也是一个难点。我们采用 AutoCAD 软件绘制零件图,一方面增加我们对零件的了解认识,另一方面增加我们对 AutoCAD 软件的熟悉。(2) CA6140 机床后托架的是机床的一个重要零件,因为其零件尺寸较小,结构形状不是很复杂,但侧面三杠孔和底面的精度要求较高,此外还有顶面的四孔要求加工,但是对精度要求不是很高。后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是 ,所以都要求精6.1Ra加工。其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它的加工是非常关键和重要的。2.2 CA6140 机床后托架的工艺要求及其分析一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。2.2.1 CA6140 机床后托架的技术要求如(附图四)所示要求加工的有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。(1) 以底面为主要加工的表面,有底面的铣加工,其底面的粗糙度要求是 ,平6.1Ra面度公差要求是 0.03。(2) 另一组加工是侧面的三孔,分别为 , , ,其表面粗糙度要求03.5202.025.4要求的精度等级分别是 , , 。6.1Ra8IT7IIT(3) 以顶面为住加工面的四个孔,分别是以 和 为一组的阶梯空,这组孔1的表面粗糙度要求是 , ,以及以 和 的阶梯孔,其中 是装50Rz3.6a320102无锡职业技术学院毕业设计(论文)5配铰孔,其中 孔的表面粗糙度要求是 , , 是装配铰孔的表面粗13250Rz3.6a102糙度的要求是 。.6Ra(4) CA6140 机床后托架毛坯的选择金属行浇铸,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在 ,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因为m~CA6140 机床后托架的重量只有 3.05kg,而年产量是 5000 件,由[7]中表 2.1-3 可知是中批量生产。2.3 CA6140 机床后托架的加工工艺过程由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于 CA6140 机床后托架来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。由上面的一些技术条件分析得知:CA6140 机床后托架的是机床的一个重要零件,因为其零件尺寸较小,结构形状不是很复杂,但侧面三杠孔和底面的精度要求较高,此外还有顶面的四孔要求加工,CA6140 后托架的尺寸精度,形状机关度以及位置机精度要求都很高,就给加工带来了困难,必须重视。2.4 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计 CA6140 机床后托架的加工工艺来说,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。2.4.1 在选择各表面及孔的加工方法时,要综合考虑以下因素:(1) 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。(2) 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在 小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。(3) 要考虑被加工材料的性质,例如,淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。无锡职业技术学院毕业设计(论文)6(4) 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。(5) 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为 IT6,表面粗糙度为Ra0.63μm,并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准备工序可为粗车——半精车——淬火——粗磨。2.4.2 平面的加工由参考文献[7]中表 2.1-12 可以确定,底面的加工方案为底平面:粗铣——精铣() ,粗糙度为 6.3~0.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。97IT2.4.3 孔的加工方案(1) 由参考文献[7]中表 2.1-11 确定,以为孔的表面粗糙度为 1.6,则选侧孔( ,03.52, )的加工顺序为:粗镗——精镗。02.025.(2) 为孔的表面粗糙度的要求都不高,是 ,所以我们采用一次钻孔的加工方法,50Rz的孔选择的加工方法是钻,因为 的孔和 是一组阶梯孔,所以可以在已13 213经钻了 的孔基础上再锪孔钻锪到 ,而另一组 和 也是一组阶梯的2 210孔,不同的是 的孔是锥孔,起表面粗糙度的要求是 ,所以全加工的方法是钻10 6.a——扩——铰。2.5 确定各加工部位的定位基准2.5.1 粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求:(1) 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。无锡职业技术学院毕业设计(论文)7(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证 CA6140 机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 CA6140 机床后托架零件图分析可知,选择侧面三孔作为 CA6140 机床后托架加工粗基准。2.5.2 精基准选择的原则(1) 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。(2) 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书表面,而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。(3) 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证 CA6140 机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 CA6140 机床后托架零件图分析可知,它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用与顶平面的四孔的加工基准。选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。2.6 制订工艺路线无锡职业技术学院毕业设计(论文)8对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。CA6140 机床后托架的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。2.6.1 工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:(1) 工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。(2) 工序集中原则工序数目少,工件装、夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在 的含 0.4%—1.1%苏打及c9080.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 。mg202.6.2 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 (1) 工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。(2) 工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。无锡职业技术学院毕业设计(论文)9工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。2.6.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:(1) 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11~IT12。粗糙度为 Ra80~100μm。(2) 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9~IT10。表面粗糙度为 Ra10~1.25μm 。(3) 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为 IT6~IT7,表面粗糙度为 Ra10~1.25μm。(4) 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为 IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的无锡职业技术学院毕业设计(论文)10前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。2.6.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表 2-1:
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