基于UG的填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設計

1、畢業(yè)設計(論文)課 題 名 稱 基于ug的填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設計 學 生 姓 名 學 號 系、年級專業(yè) 機械與能源系 機械設計制造及其自動化 (cad/cam方向) 指 導 教 師 職 稱 目 錄1 課題提出的背景和意義.1.1 課題的研究背景.1.2 ug的應用前景及ug軟件應用的意義.2 零件的分析. 2.1 零件的作用2.2 零件的工藝分析. 3 工藝規(guī)程設計. 3.1 毛坯的制造形式. 3.2 基準面的選擇. 3.3 制訂工藝路線. 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定. 3.5 確定切削用量及基本工時. 4 基于ug專用夾具設計. 4.1 問題的指出4.2 夾具設計4

2、.3 定位誤差的分析4.4 利用ug對夾具的建模4.5 基于ug的夾具建模過程概述.5 全文總結. 參考文獻致 謝1 課題提出的背景和意義1.1 課題的研究背景隨著社會的發(fā)展，能源問題成為全球共同的話題，而石油作為不可再生能源，一直是各個國家最為關注的。世界各國在努力尋求解決石油緊缺問題的方法。其實石油問題的解決不外乎兩點，一是開發(fā)新能源，二是減少資源的浪費。如何解決石油的泄漏問題是本設計研究的關鍵。汽車中石油的泄漏主要體現(xiàn)在填料箱蓋上。本設計的課題將就填料箱蓋的工藝規(guī)程及夾具的設計。當今國內的工業(yè)社會，尚處于發(fā)展階段,制造工業(yè)占主導地位。而在實際生產(chǎn)中產(chǎn)品的加工路線的確定對企業(yè)的生存有著至關

3、重要的影響。隨著三維建模軟件的日益廣泛的應用，產(chǎn)品的設計周期明顯縮短，且工件報廢率明顯下降，本設計對填料箱蓋工藝路線以及夾具的設計正是基于目前廣泛應用的unigrafics軟件，通過本軟件的建模和工程圖功能，能有效地提高生產(chǎn)率，更形象地反映工藝夾具的工作情況。1.2 ug的應用前景及ug軟件應用的意義1unigraphics(簡稱ug)是美國eds公司開發(fā)的一款3d制作軟件，和pro-e是同一類的軟件，一般在汽車行業(yè)應用的比較廣泛，美國的通用公司就是ug的使用者，中國的神州4號的設計和制造也是用的ug。unigraphics(簡稱ug)軟件自1990年正式進入中國以來，十余年風雨，至今已發(fā)展到

4、上千家用戶。新用戶群也正以每年近40%的增幅不斷擴展。隨著ug用戶數(shù)量在中國的大幅增加，企業(yè)對優(yōu)秀的ug技術人才的需求越來越強烈，越來越多的ug技術人員通過認證獲得了許多國際知名企業(yè)的就業(yè)機會，如通用，上海大眾，松下電子，沃爾沃等，ugs目前也遍及到機械、醫(yī)療設備、電子、高技術和消費品工業(yè)，包括客戶如3m、will-pemco、biomet、zimmer、digital eguipment corp、philips electronic、the gillette company、timex、eureka和arctic cat。 新的強大的ug功能 業(yè)界最好的工業(yè)設計軟件包，包括一個靈活的復合建

5、模模塊以及功能強大的逼真照相的渲染，動畫和快速的原型工具，復合建模讓用戶可在下例建模方法中選擇：實體建模（solid）、曲面建模(surface) 、線框建模 (wireframe)及其于特征的參數(shù)化建模?；趗g軟件強大的建模功能，在畢業(yè)設計中我將利用ug的建模功能代替autocad，從而使整個設計更直觀易懂。2 零件的分析2.1 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

6、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，不使泵內的水流不流到外面來也可阻止外面的空氣進入到泵內。始終保持水泵內的真空。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

7、：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60h8()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

8、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

9、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

10、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

11、 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

12、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。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

13、,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“填料箱蓋”零件材料為ht200，硬度為hbs190241，毛坯質量約為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

14、多且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結構取為84、104、160的階梯軸式結構，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，其余量值規(guī)定為3.03.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm4。（3）內孔。毛坯為實心。兩內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6

15、0h8() 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、1

16、55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4.25mm,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

17、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。結果，本夾具結構比較緊湊。4.5 基于ug的夾具建模過程概述根據(jù)上述計算與設

18、計,確定的夾具的夾具體的設計，最終確立夾具的結構17?；趗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

19、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： 一、 創(chuàng)建xoz和yoz平面；二、 點擊ug菜單中的插入命令中的關聯(lián)復制中鏡像特征；三、 選擇上一步生成的異形定位孔，然后選擇鏡像平面xoz，確定完成；四、 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

20、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

21、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

22、錯與解決中我總結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)知識結構上的不斷完善，把所學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 w

23、akil,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 technology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?？茖W技術出版

24、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,199215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

25、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?？萍汲霭嫔?2夏德偉ug nx4.0中文版機械設計典型范例教程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

26、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 technology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

27、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

28、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。附件圖紙?zhí)盍舷渖w氣缸上蓋密封圈毛坯零件圖可卸鉆模板裝配圖鉆床夾具零件圖加緊氣缸定位板工序卡片09/08 20:02 3kn微型裝載機設計09/20 15:09 45t旋挖鉆機變幅機構液壓缸設計08/30 15:32 5噸卷揚機設計10/30 17:12 c620軸撥桿的工藝規(guī)程及

29、鉆2-16孔的鉆床夾具設計09/21 13:39 ca6140車床撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計83100308/30 15:37 cpu風扇后蓋的注塑模具設計09/20 16:19 gdc956160工業(yè)對輥成型機設計08/30 15:45 ls型螺旋輸送機的設計10/07 23:43 ls型螺旋輸送機設計09/20 16:23 p-90b型耙斗式裝載機設計09/08 20:17 pe10自行車無級變速器設計10/07 09:23 話機機座下殼模具的設計與制造09/08 20:20 t108噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設計09/21 13:39 x-y型數(shù)控銑床工作臺的設計09/0

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