機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文(設(shè)計)-某筒形零件機械加工工藝規(guī)程及工裝設(shè)計說明

三江學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計〔論文〕題目某筒形零件機械加工工藝規(guī)程與工裝設(shè)計高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械設(shè)計制造與其自動化專業(yè)學(xué)生杜劼學(xué)號G095152008指導(dǎo)教師本德職稱高工指導(dǎo)教師工作單位三江學(xué)院起訖日期2012.12.17～2013.4.5摘要本設(shè)計主要研究某筒形零件的機械制造工藝和工藝夾具設(shè)計，該筒形零件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。對外表的加工精度要求比擬高,對配合面的外表粗糙度要求也較高。填料箱主要由填料，水封環(huán)，填料筒，填料壓蓋，水封管組成。填料函的作用主要是為了封閉泵殼與泵軸之間的空隙，不讓泵的水流不流到外面來也不讓外面的空氣進入到泵。始終保持水泵的真空！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使填料冷卻，保持水泵的正常運行[1]。本次設(shè)計旨在提高填料箱蓋的加工效，設(shè)計正確的加工工藝路線，由此我們首先對填料箱蓋的結(jié)構(gòu)特征和工藝進展了仔細的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡單，操作方便，并能保證零件的加工質(zhì)量。填料箱蓋的加工質(zhì)量將直接影響機器的性能和使用壽命。在制定加工工藝規(guī)程的順序共采用四大步驟進展加工，分別是〔1〕CAXA實體設(shè)計零件的分析〔3〕工藝設(shè)計：包括制定工藝路線，選擇基準面,選擇機床，機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸確實定與計算根本工時等〔4〕專用夾具設(shè)計。(5)編制工藝文件[2]。關(guān)鍵詞：筒形零件；制造工藝；夾具；設(shè)計ABSTRACTFillerlid,itsmainroleistoensurethatthesealthebox,theboxwillnotlettheoilleakageinthework.Theinnersurfaceofthemachiningaccuracyrequirementsarerelativelyhigh,isalsohigheronthematingfaceofthesurfaceroughnessrequirements.Stuffingboxpacking,lanternring,packingtube,packingglandsealingwaterpipe.Thestuffingoftheroleismainlyinordertoclosethegapbetweenthepumphousingandshaft,thewaterdoesnotflowtotheoutsidetopreventpumpdoesnotallowoutsideairtoenterthepump.Alwaysmaintainavacuumwithinthewaterpump!Whenthepumpshaftpackingfrictiongeneratesheattorelyonwatersealpipetolivewaterintothefillercoolingwatersealcircle,tomaintainthenormaloperationofthepump[1].Thedesignisaimedatimprovingtheprocessingefficiencyofthefillerliddesigncorrectprocessingroutes,whichwefirstcarriedoutacarefulanalysisonthestructuralcharacteristicsofthefillerlidandprocess,andthendetermineareasonableprocessing,processingtheprogramrequiresasimple,easytooperate,andcanguaranteemachiningquality.Processingoffillerlidwilldirectlyaffectthequalityofperformanceandservicelifeofthemachine.Processingatotaloffourstepsinordertodevelopaprocessplanningare(1)CAXAentitydesignedcomponentsanalysis(3)processdesign:includingthedevelopmentofaprocessroute,selectthereferenceplane,selectthetools,machiningallowances,processsizeandroughdeterminationofthedimensionsandcalculatethebasicworkinghours(4)specialfixturedesign.(5)preparationofprocessdocumentation[2].Keywords：shaft；caxa；vacuum目錄第一章零件圖樣分析11.1零件的功用11.2零件結(jié)構(gòu)分析122103第二章毛坯的選擇2158732.1選擇毛坯應(yīng)考慮的因素2254682.2毛坯的制造方法與其工藝特征24042.2.1毛坯的制造方法3204542.2.2工藝特征3119202.3毛坯尺寸、公差與加工余量3111032.3.1毛坯公差4188172.3.2確定機械加工余量4216612.3.3確定毛坯尺寸45741第三章工藝過程設(shè)計519803.1定位基準的選擇5232873.1.1粗基準的選擇原那么6177293.1.2精基準的選擇原那么736243.2零件外表加工方法的選擇7166613.3工藝規(guī)程的擬定8206293.3.1制定工藝規(guī)程的原那么8301233.3.2制訂工藝路線8261963.3.3工藝方案的比擬與分析9第四章工序設(shè)計13191914.1選用機床134.2工藝裝備的選擇134.2．1選用道具134.2.2選用夾具4.2.3選用量具13第五章專用夾具設(shè)計144.1問題的指出144.2夾具設(shè)計144.3定位誤差的分析144.4夾具設(shè)計與操作的簡要說明②2.3-20，得攻M10螺紋前所用麻花鉆直徑為ф8.5，螺距P=1.5. 鉆孔ф8.5 攻螺紋M102.3.3確定毛坯尺寸 〔1〕外圓外表(ф65、ф80、ф75、ф100、ф130、ф155)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(gòu)取為ф84、ф104、ф160的階梯軸式結(jié)構(gòu)。 〔2〕外圓外表沿軸線長度方向的加工余量與公差，查表可取余量3.0mm。 〔3〕ф32、ф47孔，毛坯為實心。 〔4〕孔ф60H8，鑄出毛坯孔ф55。圖1零件毛坯圖第三章工藝過程設(shè)計3.1定位基準的選擇3.1.1粗基準的選擇原那么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(guān)的粗基準選擇原那么〔保證某重要外表的加工余量均勻時，選該外表為粗基準。假設(shè)工件每個外表都要求加工，為了保證各外表都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的外表為粗基準〕。3.1.2精基準的選擇原那么按照有關(guān)的精基準選擇原那么〔基準重合原那么；基準統(tǒng)一原那么；可靠方便原那么〕，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： 〔1〕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。假設(shè)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。 〔2〕采用錐堵或錐套心軸。 〔3〕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。本加工中粗基準與精基準均采用外圓作為定位基準。3.2零件外表加工方法的選擇加工方法如下：〔1〕外圓ф65h5〔〕：Δ=0.013，Ra=1.6,粗車——半精車——精車〔2〕外圓ф100f6()：Δ=0.027，Ra=6.3,粗車——半精車——精車〔3〕孔ф60H8〔〕：Δ=0.048，Ra=1.6,粗鏜——半精鏜——精鏜〔4〕7.5×4.5槽：Ra=3.2,采用切槽刀，粗車——半精車〔5〕孔ф60H8〔〕底面：Ra=0.4，銑——磨——研磨〔6〕右端端面：垂直度IT5，Ra=6.3，粗車——半精車——精車3.3工藝規(guī)程的擬定3.3.1制定工藝規(guī)程的原那么零件機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和方法等的工藝文件。它是在具體的生產(chǎn)條件下，將最合理或者比擬合理的工藝過程，用圖表〔或文字〕的形式制成用來指導(dǎo)生產(chǎn)、管理生產(chǎn)的文件。3.3.2機械加工工藝規(guī)程的容與作用工藝規(guī)程的容，一般有零件的加工工藝路線、各工序根本加工容、切削用量、工時定額與采用的機床和工藝裝備〔刀具、夾具、量具、模具〕等。工藝規(guī)程的主要作用如下：1、工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。合理的工藝規(guī)程是建立在正確的工藝原理和實踐根底上的，是科學(xué)技術(shù)和實踐經(jīng)驗的結(jié)晶。因此，它是獲得合格產(chǎn)品的技術(shù)保證，一切生產(chǎn)和管理人員必須嚴格遵守。2、工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織管理工作、計劃工作的依據(jù)。原材料的準備、毛坯的制造、設(shè)備和工具的購置、專用工藝裝備的設(shè)計制造、勞動力的組織、生產(chǎn)進度計劃的安排等工作都是依據(jù)工藝規(guī)程來進展的。3、工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的根本資料。在新建擴建或改造工廠或車間時，需依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)類型與工藝規(guī)程來確定機床和設(shè)備的數(shù)量與種類，工人工種、數(shù)量與技術(shù)等級，車間面積與機床的布置等。3.3.3制定工藝規(guī)程的原那么、原始資料1、制定工藝規(guī)程的原那么制定工藝規(guī)程的原那么是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以最快的速度、最少的勞動消耗和最低的費用，可靠加工出符合設(shè)計圖紙要求的零件。同時，還應(yīng)在充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件的根底上，盡可能保證技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、并且有良好的勞動條件。2、制定工藝規(guī)程的原始資料⑴產(chǎn)品零件圖樣與裝配圖樣。零件圖樣標明了零件的尺寸和形位精度以與其他技術(shù)要求，產(chǎn)品的裝配圖有助于了解零件在產(chǎn)品中的位置、作用，所以，它們是制定工藝規(guī)程的根底。⑵產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。⑶產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準。⑷現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如機床設(shè)備、工藝裝備、工人技術(shù)水平與毛坯的制造生產(chǎn)能力等。⑸同類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝資料。3.3.4制定工藝規(guī)程的步驟1、零件圖樣分析零件圖樣分析的目的在于：⑴分析零件的技術(shù)要求，主要了解各加工外表的精度要求、熱處理要求，找出主要外表并分析它與次要外表的位置關(guān)系，明確加工的難點與保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，以便在加工時重點加以關(guān)注。⑵審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，分析零件材料的選取是否合理。2、毛坯選擇毛坯的選擇主要依據(jù)以下幾方面的因素：⑴零件的材料與機械性能零件的材料一旦確定，毛坯的種類就大致確定了。例如材料為鑄鐵，就應(yīng)選鑄造毛坯；鋼質(zhì)材料的零件，一般可用型材；當零件的機械性能要求較高時要用鍛造；有色金屬常用型材或鑄造毛坯。⑵零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸例如，直徑相差不大的階梯軸零件可選用棒料作毛坯，直徑相差較大時，為節(jié)省材料，減少機械加工量，可采用鍛造毛坯；尺寸較大的零件可采用自由鍛，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件那么不宜用自由鍛。對于箱體、支架等零件一般采用鑄造毛坯，大型設(shè)備的支架可采用焊接結(jié)構(gòu)。⑶生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)時，應(yīng)采用精度高、生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如機器造型、熔模鑄造、冷軋、冷拔、沖壓加工等。單件小批生產(chǎn)那么采用木模手工造型、焊接、自由鍛等。⑷現(xiàn)有生產(chǎn)條件與技術(shù)水平以與通過外協(xié)獲得各種毛坯的可能性。3、擬訂工藝路線⑴定位基準的選擇正確選擇定位基準，特別是主要的精基準，對保證零件加工精度、合理安排加工順序起決定性的作用。所以，在擬定工藝路線時首先應(yīng)考慮選擇適宜的定位基準?；鶞实倪x擇方法見第一章。⑵零件外表加工工藝方案的選擇由于外表的要求〔尺寸、形狀、外表質(zhì)量、機械性能等〕不同，往往同一外表的加工需采用多種加工方法完成。某種外表采用各種加工方法所組成的加工順序稱為外表加工工藝方案。⑶加工階段的劃分對于那些加工質(zhì)量要求高或比擬復(fù)雜的零件，通常將整個工藝路線劃分為以下幾個階段：①粗加工階段主要任務(wù)是切除毛坯的大局部加工余量，并制出精基準。該階段最關(guān)鍵的問題是怎樣提高生產(chǎn)率。②半精加工階段主要任務(wù)是減小粗加工時造成的誤差，為主要外表的精加工做好準備，同時完成零件上各次要外表的加工。③精加工階段主要任務(wù)是保證各主要外表達到圖樣規(guī)定要求。這一階段的問題是如何保證加工質(zhì)量。④光整加工階段主要任務(wù)是減小外表粗糙度值和進一步提高精度。劃分加工階段的好處是按先粗后精的順序進展加工，可以分配合理的加工余量以與選擇合理的切削用量，使加工機床沖分發(fā)揮其效率，并且能長期保持精加工機床的精度；減少工件在加工過程中的變形，防止精加工外表受到損傷；粗精加工分開，還便于與時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，同時有利于安排熱處理工序。4、加工順序的安排加工順序的安排對保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低本錢都有重要作用，是擬定工藝路線的關(guān)鍵之一?？砂匆韵略敲催M展。⑴切削加工順序的安排①先粗后精先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工。②先主后次先安排零件的裝配基面和工作外表等主要外表的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要外表的加工。③先面后孔對于箱體、支架、連桿、底座等零件，其主要外表的加工順序是先加工用作定位的平面和孔的端面的加工，然后再加工孔。④先基準面后其它面即選作精基準的外表應(yīng)在一開始的工序中就加工出來，以便為后續(xù)工序的加工提供定位精基準。⑵熱處理工序的安排零件加工過程中的熱處理按應(yīng)用目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理的目的是改善機械性能、消除應(yīng)力、為最終熱處理作準備，它包括退火、正火、調(diào)質(zhì)和時效處理。鑄件和鍛件，為了消除毛坯制造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，改善機械加工性能，在機械加工前應(yīng)進展退火或正火處理；對大而復(fù)雜的鑄造毛坯件〔如機架、床身等〕與剛度較差的精細零件〔如精細絲杠〕，需在粗加工之前與粗加工與半精加工之間安排屢次時效處理；調(diào)質(zhì)處理的目的是獲得均勻細致的索氏體組織，為零件的最終熱處理作好組織準備，同時它也可以作為最終熱處理，使零件獲得良好的綜合機械性能，一般安排在粗加工之后進展。最終熱處理最終熱處理的目的主要是為了提高零件材料的硬度與耐磨性，它包括淬火、滲碳與氮化等。淬火與滲碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前進展；氮化處理由于變形較小，通常安排在精加工之后。⑶輔助工序的安排輔助工序包括：檢驗、清洗、去毛刺、防銹、去磁與平衡去重等。其中檢驗是最主要的、也是必不可少的輔助工序，零件加工過程中除了安排工序自檢之外，還應(yīng)在以下場合安排檢驗工序：①粗加工全部完畢之后、精加工之前；②工件轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出車間前后；③重要工序加工前后；④全部加工工序完成后。3.3.5箱體零件的材料、毛坯和熱處理箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號的灰鑄鐵，而最常用的為HT200?；诣T鐵不僅本錢低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性〔減震性〕。在單件生產(chǎn)或某些簡易機床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低本錢，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料與根據(jù)具體情況決定。毛坯鑄造時，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生剩余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚箱體澆鑄后應(yīng)安排時效或退火工序。某些單件、小批量生產(chǎn)的箱體零件，為了縮短毛坯制造的周期和降低本錢，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排一次人工時效處理。對一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排一次人工時效處理，以消除粗加工時所造成的剩余應(yīng)力。3.3.6制訂工藝路線方案一工序號工序容00粗車右端面，ф65、ф80、ф75外圓與與ф80、ф100、ф155相接的端面，倒圓角R510粗車左端面，ф155、ф100外圓20半精車右端面，ф65外圓與與ф80相接的端面30半精車左端面，ф100外圓40精車右端面，ф65外圓與與ф80相接的端面，倒角50精車左端面，ф100外圓，倒角，切槽7.5x4.560鉆ф25孔、擴ф32孔，锪ф47孔70粗、半精、精鏜ф60孔80銑ф60孔底面90磨ф60孔底面100鏜ф60孔底面溝槽110研磨ф60孔底面120劃線130鉆6-ф13孔、2-M10-6H、4-M10-6H深20孔深24的孔與攻螺紋140去毛刺，終檢方案二工序號工序容00粗車右端面，ф65、ф80、ф75外圓與與ф80、ф100、ф155相接的端面，倒圓角R510粗車左端面，ф155、ф100外圓20半精車、精車右端面，ф65外圓與與ф80相接的端面，倒角30半精車、精車左端面，ф100外圓，倒角，切槽7.5x4.540鉆ф25孔、擴ф32孔，锪ф47孔50粗、半精、精鏜ф60孔60銑ф60孔底面70磨ф60孔底面80鏜ф60孔底面溝槽90研磨ф60孔底面100劃線110鉆6-ф13孔、2-M10-6H、4-M10-6H深20孔深24的孔與攻螺紋120去毛刺，終檢 3.3.7工藝方案的比擬與分析上述兩個方案的特點在于：方案一粗加工、半精加工、精加工明顯分開，符合互為基準原那么，對于提高零件的位置精度有保障；方案二是在對兩端與其外圓進展簡單的粗加工后即采用工序集中的原那么，對于半精加工、精加工進展同步加工。 兩相比擬起來可以看出，在滿足加工質(zhì)量的前提下，采用第二種方案可大大縮短因零件屢次掉頭、屢次裝夾而帶來的輔助時間，而且可以有效減小出現(xiàn)定位誤差的可能性，故最終采用第二種加工方案。第四章工序設(shè)計4.1選用機床臥式車床CA6140，最大加工直徑為400mm.搖臂鉆床Z3025，最大鉆孔直徑為25mm.金剛鏜床T740銑床X63磨床M1158研磨機4.2工藝裝備的選擇4.2.1選用刀具YG6外圓車刀，切槽刀，ф25、ф13、ф8.5麻花鉆，ф32擴孔鉆，ф47锪孔鉆，ф10絲錐，YG30、YG10鏜刀，端面銑刀，孔車刀，砂輪G36YA6N20X6X8，金剛玉微粉。4.2.2選用夾具三爪卡盤，機用虎口鉗。4.2.3選用量具卡板，游標卡尺，外徑千分尺，塞尺，螺紋塞規(guī)，粗糙度儀。第五章專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。在這里只設(shè)計了工序VI：磨φ60孔底面的專用夾具。本夾具將用于立軸矩臺平面磨床，刀具為砂輪。5.1問題的指出本夾具主要用來加工φ60孔底面，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。5.2夾具設(shè)計5.2.1定位基準的選擇由零件圖可知，要加工φ60孔底面，原本只需限制工件的3.個自由度，但由于在孔加工，為了不使加工影響其他外表，需要限制工件的5個自由度，且φ60孔底面對φ60孔有垂直度要求，要求的加工精度較高，因此，應(yīng)選擇φ65外圓和與φ80外圓相連的臺階面作為基準進展加工。5.3定位誤差的分析工件以臺階面和外圓面定位，工件的設(shè)計基準為其軸線，故不存在基準不重合誤差，誤差即為φ65外圓面公差的一半。即0.0065mm，此誤差在允許的圍，因此符合要求。5.4夾具設(shè)計與操作的簡要說明該夾具是以端面和外圓定位基準加工φ60孔底面，可以用一帶端面的定位套來定位，由于磨削時的夾緊較大，因此加了四根柱以加強其強度，本夾具通過楔塊的移動使鉸鏈軸帶動螺栓下移從而帶動壓板下移壓緊工件。鉸鏈機構(gòu)能迅速夾緊和松開，達到了提高生產(chǎn)力和降低勞動強度的目的，因此能滿足要求。完畢語從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。那種感覺就宛如在一場盛大的頒獎晚會上，我在晚會現(xiàn)場看著其他人一個接著一個上臺領(lǐng)獎，自己卻始終未能被念到名字，經(jīng)過了很長很長的時間后，終于有位嘉賓高喊我的大名，這時我忘記了先前漫長的無聊的等待時間，欣喜萬分地走向舞臺，然后迫不與待地開始抒發(fā)自己的心情，發(fā)表自己的感想。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺，以下的言語便是有點成就感后在舞臺上發(fā)表的發(fā)自肺腑的誠摯意與感想：

我要感，非常感我的導(dǎo)師本德教師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴謹細心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標準〞嚴格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤色，教師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是教師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，教師。

我要感，非常感自己。在論文的寫作過程中，自己總是積極主動的，主動與教師同學(xué)們溝通，