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【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计 文献综述 开题报告】轴承座加工工艺编制及夹具设计(可编辑)【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计+文献综述+ 开题报告】轴承座加工工艺编制及夹具设计 (20_ _届) 本科毕业设计 轴承座加工工艺编制及夹具设计 摘 要 零件的工艺编制,在机械加工中占有非常重要的地位,零件工艺编制得合不合理,这直接关系到零件最终能否达到质量要求;夹具的设计也是不可缺少的一部分,它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。 The machining process and fixture deign of bearing house Abstr...

【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计 文献综述 开题报告】轴承座加工工艺编制及夹具设计(可编辑)
【机械设计制造及自动化专业】【毕业设计+文献综述+ 开题报告】轴承座加工工艺编制及夹具设计 (20_ _届) 本科毕业设计 轴承座加工工艺编制及夹具设计 摘 要 零件的工艺编制,在机械加工中占有非常重要的地位,零件工艺编制得合不合理,这直接关系到零件最终能否达到质量要求;夹具的设计也是不可缺少的一部分,它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。 The machining process and fixture deign of bearing house Abstract The craft establishment of the components, holds the very important status in the machine-finishing, whether the components craft establishes are reasonable or not have a direct relation to the components to achieve the final quality requirement ; The jig’s design is also an essential part. It relates to whether it will improve its processing efficiency or not. Therefore these two in the machine-finishing profession are the very important link. The graduation design topic is the machining process and fixture design of bearing house. The content of the main do have the parts size technology for analysis, to make clearly the main technical parameters of clear parts and precision requirements, etc. Second choice datum and the preliminary worked more than two process route. Through comparing the selection can completely aspect assurance parts processing quality and meet the technical requirements processing route. Then select machines and tools , calculate and check the cutting dosages ,basic man-hour. Finally, this paper puts forward on the procedure,and fixture desigh task for fixture desigh,complete assembly layout and the drawings,process card,etc process documents. Keywords: Bearing house;Machining process;Fixture desigh 目录 摘 要 III Abstract IV 1 绪论 1 1.1课题的意义 1 1.2课题相关研究的最新成果及动态 1 2 零件分析和工艺规程设计 3 2.1零件的图样分析 3 2.2毛坯的选择 3 2.3定位基准的选择 4 2.4机械加工工艺路线的拟订 4 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.6切削用量的计算 6 2.7本章小节 19 3 专用夹具的设计 20 3.1问题的提出 20 3.2夹具的设计 20 3.2.1定位基准的选择 20 3.2.2切削力及夹紧力的计算 20 3.2.3定位误差分析 21 3.2.4夹具操作的简要说明 21 3.2.5本章小节 21 结论 22 参考文献 23 致谢 24 1 绪论 1.1课题的意义 随着科学技术的飞速发展,机械制造业全面向着机械化、自动化、高精密化等方向发展。几乎在所有的制造机器设备上,都有着轴承的存在。脱离了轴承的存在,很多机器都无法正常工作。而要为轴承提供稳定精密的工作环境,轴承座在其中发挥着不可忽视的重要作用。所以为提高生产效率,本文简要地分析轴承座的工艺及其夹具设计。 机械加工是生产零部件的过程,这一过程中涉及到很多的工序和加工方法,是一个系统化的工程。所以在机械加工过程中需要事先设计零件的整个加工流程,并对工艺编制成文。科学地编制加工工艺,可以提高零件的加工精度,降低废品率,提高劳动生产效率,创造更好的经济效益。 凡纳入技术准备计划需进行机械加工的产品,均需编制机械加工工艺规程。而在编制产品机械加工工艺之前,必要的准备工作是必不可少的。事先应熟知产品结构、工作特性、零件在产品中的功能及装配关系,熟知主要技术要求,以确定有效的工艺手段保证零件的加工质量, 满足产品设计要求。编制的过程中,所有的工序必须齐全。零件在各工序中的加工部位及完成程度应明确规定。 一个产品设计出来以后,工艺人员可以通过很多加工工艺途径,实现对产品的加工制造。对单件小批量和试制产品来说,产品的加工工艺过程只需要保证加工出来的产品满足图纸的要求即可,对其生产效率和生产成本一般没有严格的要求。但对于批量生产来说,加工工 艺过程追求的不仅仅是满足产品设计功能和设计要求,还要使加工过程尽可能地高效,产品质量尽可能地长期稳定不变,从而保证生产。 使用机床夹具安装工件可保证加工精度,提高生产效率,降低制造成本,扩大机床的工艺范围,并且降低对工人的要求和减轻工人的劳动强度。 通过对轴承座的机械加工工艺编制,让自己在机械制造工艺规程设计,工艺方案的选取和论证,机械加工余量等技术参数的计算,工艺路线的确定,以及编写技术文件,查阅技术文件文献等方面有了一次综合性的训练。根据加工零件的要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,初步独立完成设计出高效、经济、省力的夹具的能力,并且使自己提高了相应的画图工具软件的使用能力,培养了基本的机械设计人员所具备的专业素质能力。 1.2课题相关研究的最新成果及动态 近些年来,随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用,使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化,给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 数控机床和加工中心的广泛使用,虽然简化了夹具的功能和结构,但是,夹具仍是生产中比不可少的工艺装备。夹具设计、制造是 生产准备周期中的主要部分,对缩短新产品开发周期、批量投产和上市时间有重大影响。由于工艺和夹具的密切联系而后者又有独立性,也推动了计算机辅助夹具设计系统的研究和开发。通常认为CAPP是连接CAD和CAM的桥梁,这个概念不够全面,应该说计算机辅助工艺装备设计CAT和CAPP共同组成了CAD和CAM的接口。 国外研究和开发计算机辅助夹具设计系统的情况: 1.夹具结构自动布局的理论和方法 Amy J.C.Trappey用空间投影计数法简化了工件总体形状的表示,然后用几何推理的方法,通过PSOE一套立体网络搜索的策略得到夹具的布局。 2.在CAPP中增加一个夹具规划器 T.Cchan在所研究开发的QTC系统中增加一个夹具规划模块。此类夹具规划模块可以和全自动化的工艺设计动能进行交互设计形成夹具装配图,但是这一模块只能使用于外形极为简单的夹紧零件。 3.夹具设计专家系统 A.Marku等提出了一个用PROLOG语言为箱体类零件装配组合夹具的MODBUILD系统。P.M.Ferreira等开发了AIFIX专家系统,适用于常规的机械加工。 随着制造技术的发展,产品的设计周期缩短,更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。机械制造业欲适应这种变化须具备较 高的柔性,国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段, 并将其作为机械制造业中主要发展方向。 柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面,而夹具又是工装柔性化的重点。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5% ,20% ,可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求,提高了企业的竞争力,所以日益受到厂家的青睐。应用组合夹具的一项关键技术就是CAFD技术。我国从20世纪80年代中期就已经开始研究这项技术,并对如何将人工智能的理论应用到了组合夹具计算机辅助设计 CAD 过程进行了探索。但由于组合夹具设计取决于被加工工件,而被加工工件又千变万化,造成组合夹具CAD 难以实现智能化。 2 零件分析和工艺规程设计 2.1零件的图样分析 (1)该零件为轴承支架,安装轴承,形状一般,精度要求不高,零件的主要技术要求分析如下(参阅附图1):1.零件的粗糙度要求:零件的端面和底座底面的粗糙度为Ra1.6,大的内孔精度为3.2,其余的表面精度要求不高,为12.5;2.零件的尺寸,形状公差等:零件长120mm。宽68mm,高83mm。轴承座上端面有四个一样的Φ13通孔,Φ22沉头孔和两个Φ10锥销孔。轴承座前端面有Φ28,Φ40和Φ68的孔系。在Φ28的内孔面上还有一个放置密封圈的T型槽。 (2)铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷,以保证零件的强度、硬度及疲劳强度在静力的作用下不发生以外。 2.2毛坯的选择 零件材料为HT200,考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,只需生产一件,所以选择铸件毛坯。此外为消除残余应力还应安排人工时效。 2.3定位基准的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基准面选择的正确与合理,可以是加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,在加工工艺过程中问题百出,甚至还会造成零件报废,使生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。因此,选择粗基准时,要考虑好如何分配各加工表面的余量,以及加工面与不加工面之间的尺寸及相互位置要求等,具体应遵循以下几个原则: 保证相互位置要求原则 余量均匀分配原则 便于工件装夹原则 粗基准在一个定位方向上只允许使用一次原则 所以根据以上几个原则和零件图纸,零件端面和底面的精度要求最高,所以选择零件上端面为粗基准。 (2)精基准的选择 选择精基准的时候,应重点考虑如何减少工件的定位误差, 保证加工精度,并使夹具结构简单,工装装夹也方便。所以,选择精基准时,具体选择原则为: 基准重合原则 基准统一原则 互为基准原则 自为基准原则 便于装夹原则 考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,即以轴承座的下地面为精基准。 2.4机械加工工艺路线的拟订 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,确定生产纲领为单件小批量生产,考虑使用数控机床进行加工并配以专用的夹具,而且应使工序尽量的集中以提高加工效率,并且考虑到经济效益,降低生产成本和周期,发挥最大的优势。 (1)方案一: 工序1:铸造 工序2:时效处理 工序3:粗铣轴承座的下底面 工序4:粗铣和精铣轴承座的上端面 工序5:精铣轴承座的下底面 工序6:粗铣前后两端面 工序7:粗铣左右两侧面 工序8:钻轴承座上端面的四个沉头孔,两个锥销孔 工序9:钻Φ28,Φ40和Φ68的孔,钻四个与轴承端盖配做的 螺纹孔 工序10:铣内槽 工序11:铣倒角边 工序12:检验 (2)方案二 工序1:铸造 工序2:时效处理 工序3:粗铣轴承座的下底面 工序4:粗铣和精铣轴承座的上端面 工序5:精铣轴承座下底面 工序6:粗铣其余四个端面 工序7:钻铣轴承座上端面的四个沉头孔,两个锥销孔 工序8:钻铣镗Φ28,Φ40和Φ68的孔 工序9:铣内槽 工序10:钻四个与轴承端盖配做的螺纹孔 工序11:铣倒角边 工序12:检验 方案一钻孔系的时候是在钻床上加工的,钻孔的时候难以保证内 孔阶梯面在钻孔中是否会被钻坏,其次与轴承配合的那个孔的精度要 求较高,需要精加工,而在钻床上是足够大的铰刀来精加工。而方案二是在铣镗床上加工孔系,既保证钻铣时的加工精度,不会破坏内孔阶梯面,又可以进行镗孔加工,并能达到零件图纸所要求的精度,所以选择方案二。 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)根据《切削工艺参数速查 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》确定零件的毛坯为: 粗铣平面时可选择1.5mm的加工余量,精铣时可选择1mm的加工余量。所以毛坯长120+1.5*2 123mm,宽68+1.5*2 71mm,高83+1.5*2+1*2 88mm。 (2)Φ28,Φ40和Φ68孔的加工余量及工序尺寸 根据《切削工艺参数速查手册》可知,加工Φ28的孔时先钻Φ27,留1mm的余量,继而直接扩孔至Φ28。加工Φ40的孔时,由于这个控的加工精度要求并不高,可直接扩孔至Φ40。加工Φ68的孔时,由于这个孔的加工精度要求较高,粗镗至Φ67,留1mm加工余量。最后精镗至Φ68。 2.6切削用量的计算 在切削加工中,切削用量的合理选择对于保证加工质量、提高生产效率和降低加工成本有着重要影响。 工序3:粗铣轴承座下底面 加工材料:HT200,,铸件; 工件尺寸:长123mm,宽71mm,高88mm; 加工要求:用标准硬质合金面铣刀铣削,加工余量为1.5mm; 机床:XA5032型立式铣床 (1)选择刀具 1)据《切削用量简明手册》表1.2,选择YG6硬质合金刚刀片。 根据表3.1,铣削深度时,端铣刀直径为80mm,为60mm。但已知铣削宽度为71mm,故应根据铣刀宽度,选择 125mm。由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数。 2)铣刀几何形状:由于,故选择,,, ,, ,。 2)选择切削用量 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成,所以 1.5mm ?决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量。根据表3.5,当使用YG6,铣床功率为7.5kW 表3.30,XA5032型立式铣床说明书 时, ,但因采用对称端铣,故取 ?选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为2mm;由于铣刀直径 125mm,故刀具寿命T 180min(表3.8)。 ?决定切削速度 及铣削功率 根据已知条件,查《机械切削工艺参数速查手册》表4-33,得 64m/min, 1.59kW。表中数据所对应的加工条件为190HBS,铣削宽度为75mm;现加工条件硬度为200HBS,实际铣削宽度为71,故应根据表4-57进行修正。 由表4-57查得,与加工材料有关的修正系数是:速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 190mm/min。此时,实际的铣削速度为75m/min,每齿进给量为0.17mm/z。 ?校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW。此外铣削功率还需根据实际铣削速度与标准速度的比值进行修正。查表4-57第10项得功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为7.5 7.5*0.75 5.625 1.91,所以所选铣削用量可用。 工序4:粗铣和精铣轴承座的上端面 (1)粗铣时 这道工序跟上到一模一样。相同的立式铣床和刀具。 1)选择切削用量 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成,所以 1.5mm ?决定每齿进给量 根据表3.5,当使用YG6,铣床功率为7.5kW 表3.30,XA5032型立式铣床说明书 时, ,但因采用对称端铣,故取 ?选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为2mm;由于铣刀直径 125mm,故刀具寿命T 180min(表3.8)。 ?决定切削速度 及铣削功率 根据已知条件,查《机械切削工艺参数速查手册》表4-33,得 64m/min, 1.59kW。表中数据所对应的加工条件为190HBS,铣削宽度为75mm;现加工条件硬度为200HBS,实际铣削宽度为71,故应根据表4-57进行修正。 由表4-57查得,与加工材料有关的修正系数是:速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 190mm/min。此时,实际的铣削速度为75m/min,每齿进给量为0.17mm/z。 ?校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW。此外铣削功率还需根据实际铣削速度与标准速度的比值进行修正。查表4-57第10项得功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为7.5 7.5*0.75 5.625 1.91,所以所选铣削用量可用。 (2)精铣时 1)选用铣削用量 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成, 所以 1mm。 ?确定每齿进给量 根据表4-28,查出每转进给量 0.6mm/r。 ?确定铣削速度和铣削功率 根据表4-58和表4-59,铣刀后刀面最大磨损限度为2mm,刀具寿命为180min。 据已知条件,查表4-33,得 64m/min, 1.59kW。 根据《简明机械工人手册》查表12-7,铣削速度可取v 100m/min。对系数进行修正得:与加工材料有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后的铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 95mm/min。此时实际的铣削速度为75m/min,每转进给量f 0.5mm/r。 2)校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW,功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为5.625kW,大于实际功率,故所用铣削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-7,l 120,l 20,l 2, f 225,所以t 0.63min 工序5:精铣轴承座的下底面 1)选用铣削用量 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成,所以 1mm。 ?确定每齿进给量 根据表4-28,查出每转进给量 0.6mm/r。 ?确定铣削速度和铣削功率 根据表4-58和表4-59,铣刀后刀面最大磨损限度为2mm,刀具寿命为180min。 据已知条件,查表4-33,得 64m/min, 1.59kW。 根据《简明机械工人手册》查表12-7,铣削速度可取v 100m/min。对系数进行修正得:与加工材料有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后的铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 95mm/min。此时实际的铣削速度为75m/min,每转进给量f 0.5mm/r。 2)校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW,功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为5.625kW,大于实际功率,故所用铣削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-7,l 120,l 20,l 2, f 225,所以t 0.63min 工序6:粗铣左右两个端面 1)选择切削用量 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成,所以 1.5mm ?决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量。根据表3.5,当使用YG6,铣床功率为7.5kW 表3.30,XA5032型立式铣床说明书 时, ,但因采用对称端铣,故取 ?选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为2mm;由于铣刀直径 125mm,故刀具寿命T 180min(表3.8)。 ?决定切削速度 及铣削功率 根据已知条件,查《机械切削工艺参数速查手册》表4-33,得 64m/min, 1.59kW。表中数据所对应的加工条件为190HBS,铣削宽度为75mm;现加工条件硬度为200HBS,实际铣削宽度为71,故应根据表4-57进行修正。 由表4-57查得,与加工材料有关的修正系数是:速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 190mm/min。此时,实际的铣削速度为75m/min,每齿进给量为0.17mm/z。 2)校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW。此外铣削功率还需根据实际铣削速度与标准速度的比值进行修正。查表4-57第10项得功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为7.5 7.5*0.75 5.625 1.91,所以所选铣削用量可用。 工序7:粗铣前后两个端面 ?决定铣削深度,由于加工余量不大,故可在一次走刀内完成,所以 1.5mm ?决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量。根据表3.5,当使用YG6,铣床功率为7.5kW 表3.30,XA5032型立式铣床说明书 时, ,但因采用对称端铣,故取 ?选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为2mm;由于铣刀直径 125mm,故刀具寿命T 180min(表3.8)。 ?决定切削速度 及铣削功率 根据已知条件,查《机械切削工艺参数速查手册》表4-33,得 64m/min, 1.59kW。表中数据所对应的加工条件为190HBS,铣削宽度为75mm;现加工条件硬度为200HBS,实际铣削宽度为86,故应根据表4-57进行修正。 由表4-57查得,与加工材料有关的修正系数是:速度修正系数为1,功率修正系数为1,与毛坯状态有关的速度修正系数为1,与铣削宽度有关的速度修正系数为1,功率修正系数为1。 修正后铣削速度 64*1*1*1 64m/min 计算出刀具转速n和进给速度 根据机床说明书取n 190r/min, 190mm/min。此时,实际的铣削速度为75m/min,每齿进给量为0.17mm/z。 2)校验机床功率 修正后的铣削功率为 1.59*1*1 1.59kW。此外铣削功率还需根据实际铣削速度与标准速度的比值进行修正。查表4-57第10项得功率修正系数为1.2。所以实际功率为1.91kW。机床的有效功率为7.5 7.5*0.75 5.625 1.91,所以所选铣削用量可用。 工序9:钻轴承座上端面的四个沉头孔,两个锥销孔。 (1)Φ13的通孔 工艺要求:孔径d 13mm,孔深83mm,通孔。 机床:Z525型立式钻床 1)选择钻头 选择高速钢麻花钻,其直径 13mm。 钻头几何形状(表2.1及表2.2):双锥修磨横刃,,,,,,,,。 2)确定切削用量 决定进给量 按加工要求决定进给量:根据表2.7,当加工要求为精度,铸铁,mm时, mm/r。 由于,故应乘深孔修正系数,则 按钻头强度决定进给量:根据表2.8,当HBS 200,mm,钻头强 度允许的进给量。 按机床进给机构强度决定进给量:根据表2.9,当,,机床进给机构允许的轴向力为8330N时,进给量为1.5mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为。根据钻床Z525钻床说明书,选择。由于是加工通孔,为了避免孔即将钻传时钻头容易折断,故宜在孔即将钻穿时应停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。由表2.19可查出钻孔时的轴向力,当,时,轴向力,轴向力的修正系数均为1.0,故。 根据钻床Z525说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力,由于,故可用。 ?决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12,当时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T 60min。 ?决定切削速度 由表2.14,当HBS 200时,,双锥横刃,时,取。切削速度的修正系数为:,,,,故切削速度 根据钻床Z525说明书,可考虑选择272r/min,但因所选转速较计算转速为高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降一级,即取,也可选择低一级转速,仍用,比较两种方案: 第一方案,, 第二方案,, 因为第一方案的乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时,,。 ?检验机床扭矩及功率 根据表2.21,当,时,。扭矩的修正系数均为1.0,故。根据钻床Z525说明书,当,。根据表2.23当在,,,,。根据钻床Z525说明书,。 由于,,故选用之切削用量可用,即,,。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-5,得钻孔时的计算公式为t 式中l ,l ,钻盲孔或通孔时,l 0 l 83,l 5.9,l 0,f 0.2,n 600,所以t 0.74min (2)Φ22沉孔 1)选择钻头 同样的钻床,选用硬质合金刚带可换导柱的莫氏锥柄平底钻,(机械切削工艺参数速查手册)。 2)决定进给量 ?按加工要求决定进给量:根据表2.10,可知 按钻头强度决定进给量:根据表2.8,当铸铁的硬度为200HBS,时,钻头强度允许的进给量。 经比较可知受限制的进给量是工艺要求,根据钻床Z525说明书,选择。 ?决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12,当时,钻头后刀面最大磨损量为1.4mm,寿命T 40min。 决定切削速度 由表2.15可得。切削速度的修正系数为:,所以,。根据钻床Z525说明书,可考虑选择用272r/min,但因所选转速较计算值为高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降一级,即取,也可选择较低一级转速,仍用。比较两种方案: 第一方案 第二方案 因为第一方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。此时,。 ?检验机床扭矩及功率 根据表2.21,可知。扭矩的修正系数均为1.0,故。根据钻床Z525说明书,当,。 根据表2.23,当硬度在之间,。所以切削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-5,l 12, l 0,所以t 0.4min。 工序10:钻扩Φ28,Φ40和Φ68的孔。钻四个与轴承端盖配做的螺纹孔 (1)钻Φ28通孔 由零件图可知,这个孔有公差要求,所以需要通过一次钻孔和扩孔才能保证其要求,所以第一次钻孔的时候钻Φ27.5,留0.5mm的加工余量。 工艺要求:孔径27.5,孔深68mm 机床-T612卧式铣镗床 一把Φ27.5的标准锥柄麻花钻。 ?选择钻头 选择高速刚麻花钻头。其直径。 钻头几何形状为:双锥修磨横刃,,,,,,,, ?选择切削用量 1 决定切削用量 按照加工要求决定进给量:查表2.7得。 按照钻头强度要求决定进给量:查表2.8得 经过比较可知,受限制的进给量是工艺要求,其值在,根据镗铣床T612说明书,选择。由于是加工通孔,为了避免即将钻穿时钻头容易折断,故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 由表2.19可查出钻孔时的轴向力,机床进给机构强度允许的最大轴向力为4280N。根据铣镗床T612说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为19620N,故可用。 2)决定钻头磨钝标准和寿命 由表2.12,钻头后刀面最大磨损量取为1.2,寿命T 75min。 3)决定切削速度 由表2.15,可得。切削速度的修正系数,所以, 根据铣镗床T612说明书取。此时的,。 4)检验机床扭矩及功率 根据表2.21,可得。根据铣镗床T612说明书,小于给定的值。 根据表2.23,可知小于铣镗床的功率,所以切削用量可用。 所以该选用的切削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-5,l 68mm, l 9.8, l 0,所以t 0.65min。 (2)扩Φ27.5至Φ28 直径为28的高速钢扩孔钻 1)决定进给量 根据表2.10,得进给量。根据铣镗床T612说明书选择 由表2.19可查出钻孔时的轴向力。根据铣镗床T612说明书,最 大的轴向力F为19620N,大于12260。所以可用。 2)决定钻头磨钝标准及寿命 由表2.12可得钻头后刀面最大磨 损量取为1.4mm,寿命T 40min。 3)决定切削速度 由表2.15可得切削速度。。根据铣镗床T612 说明书可取,。 3)检验机床扭矩及功率 根据表2.21,得,小于铣镗床T612说明书给定的值。 根据表2.23,得,小于铣镗床T612说明书给定的值。 所以该选用的切削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-5,l 68,l 0,所以t min (3)扩Φ28至Φ40 同样的铣镗床,一把Φ40高速钢扩孔钻 1 决定进给量 按照加工要求决定进给量:根据表2.10,得,根据铣镗床T612 说明书取。由表2.19可查出钻孔时的轴向力小于机床给定值,故可用。 2)决定钻头磨钝标准和寿命 由表2.12,钻头后刀面最大磨损量取为,寿命T 40min。 3)决定切削速度 由表2.15,可得且切削速度。,根据铣镗床T612说明书取, 。 4)校验机床扭矩和功率 根据表2.21,可得,小于铣镗床T612说明书给定值。 根据表2.23,可得,小于铣镗床T612说明书给定值。 所以该选用的切削用量可用。 ?计算基本工时 查《简明手册》表6.2-5,l 57,l 0,所以t min (4)扩Φ40的孔至Φ67 选择硬合金钢单刃镗刀 1)因为切削深度较深,无法一次镗到,所以分6次走刀。前五次切削深度为,最后一次切削。 决定进给量 按照加工要求决定进给量:根据表1.5,前五次走刀取进给量,最后一次走刀进给量为。根据铣镗床T612说明书取,。根据铣镗床T612说明书,其进给机构允许的进给力。根据表1.23,可得进给力为。查表1.29-2,切削时的修正系数为,,,所以实际的进给力为, 小于铣镗床进给机构允许的进给力,所以可用。 3)选择镗刀磨钝标准及寿命 根据表1.9,镗刀后刀面最大磨损量取为,镗刀寿命为T 60min。 4)确定切削速度 切削速度可根据公式计算,也可直接查表得出。 根据表1.10,当用YT6硬质合金镗刀加工,切削速度。切削速度的修正系数为,,,所以,,根据T612铣镗床说明书,选择。实际切削速度为。 5)校验机床功率 切削功率可由表查出,也可按公式进行计算。 查表1.25,可得,,,所以实际的切削功率。小于T612铣镗床说明书给定的值。所以切削用量可用。 (5)精镗Φ68 1)确定切削深度 由于精加工余量为1mm,可在一次走刀内完成,所以 1mm。 2)确定进给量 根据表1.5,进给量,按照T612铣镗床说明书取进给量。根据T612铣镗床说明书可知机构允许的最大进给力为29430N。根据表1.23,得进给力。查表1.29-2,切削时的修正系数为,,,故实际的进给力为502.5N。因为此进给力小于铣镗床进给机构允许的进给力,所以此进给量可用。 3)选择镗刀磨钝标准及寿命 根据表1.9,镗刀后刀面最大磨损量取为,镗刀寿命为T 60min。 4)确定切削速度 根据表1.10,当用YT6硬质合金镗刀加工,切削速度。切削速度的修正系数为,,,所以, 按T612铣镗床说明书取。所以实际切削速度。 5)校验机床功率 查表1.25,可得,,,所以实际切削功率为1.0kW,小于铣镗床说明书给定的值,所以此切削用量可用。 2.7本章小节 本章节主要具体分析计算了轴承座的加工工艺及制造方案,并对工艺进行了编制,设计优化选择了一种较好的加工方案,在每一步的工序中都进行了详细的计算。最后将各工序的切削用量参数,时间定额等计算结果和加工数据填入机械加工工艺综合卡片上,见后附卡片。 3专用夹具的设计 为保证加工质量,安全、方便、减轻劳动强度,提高生产效益,需要设计专用夹具。 3.1问题的提出 本夹具主要用于加工,和的孔系。要保证这三个孔的同轴度以及表面加工质量,并且在一次装夹中能全部加工完成。可以将前几道工序中已加工好的面与孔来作为定位的元素,所以设计了本套夹具。 3.2夹具设计 3.2.1定位基准的选择 由零件图可知,要加工孔系对A基准面有个平行度要求,对内孔 台阶面有垂直度的要求,本设计主要选用的轴线和轴承座底面作为主要定位基准。为了降低生产成本,本设计采用螺纹夹紧的方式。 3.2.2切削力及夹紧力的计算 查《切削用量简明手册》表2.32得 钻孔时轴向力 (N) 扭矩 Nm 功率 (kW) 式中的系数和指数: 27.5 所以: 由于本设计采用螺旋夹紧机构,即由螺母、螺杆、压板、垫圈等组成的夹紧机构。不仅结构简单、容易制造,而且其缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又很小,所以自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都很大,是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构了。 由,其中为夹紧面上的摩擦系数,取,所以 夹紧螺钉: 公称直径d 20mm,材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限: 极限应力幅: 许用应力幅: 螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 ,[s] 3.5~4 ,取[s] 4得 , 满足要求 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠 3.2.3定位误差分析 夹具的主要定位元件为支撑板和两定位销,孔与销之间间隙配合。支撑板尺寸与公差都是选取的标准件,其定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02;定位销选取标准件,夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.02。 3.2.4夹具操作的简要说明 本夹具设计采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍微旋转下转动压板,就可以把工件放置在夹具体底座上,由两个固定定位销定位,再将转动压板旋转复位,拧紧螺母达到夹紧要求即可以进行钻铣镗加工。可以采用长柄扳手,只需拧松两个紧螺母即可,因而工人的劳动强度不大。 3.2.5本章小节 本章主要简介地介绍了如何设计夹具,对夹具的操作使用做了简要的说明。对定位误差的产生做了简要的分析。 结论 毕业设计是学习完大学所有课程后进行的,是对我们大学四年学习的一次深入综合性的考核,更是一个理论结合实际的实践任务。通过本次论文设计,正确地树立了一个合格的工艺人员对于机械工艺编制的观念,结合实际学习的知识,独立地分析解决问题,初步具备了设计零件的工艺规程,以及简单的夹具设计能力,培养了独立自主意识,掌握了一般的设计思路和方法,提高了对于查表查数据的能力。通过大量的参阅各种技术资料以及设计手册等,极大的拓展了机械领域内的认知。以及运用AutoCAD,UG等画图软件,word软件,进一步提高了绘图识图等各种能力。这在我们走出校门,迈向社会将会是一个良好的开端。 参考文献 [1]艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2000. [2]江卫华.机械加工工艺与实训.北京:中国水利水电出版社,2010. [3]李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,1999. [4]彭林中,张宏.机械切削工艺参数速查手册.北京:化学工业出版社,2010. [5]韩广利,曹文杰.机械加工工艺基础.天津:天津大学出版社,2005. [6]王平嶂.机械制造工艺与刀具.北京:清华大学出版社,2005. [7]黄海昌.简明机械工人手册.北京:人民邮电出版社,2008. [8]俞逢英.机械加工工艺及装备.北京:机械工业出版社,2002. [9]余承辉,姜晶.机械制造工艺与夹具.上海:上海科学技术出版社,2010. [10]吴国梁.铣工实用技术手册.南京:江苏科学技术出版社,2004. [11]张军华.插座壳体钻孔工艺分析及钻模设计 J .金属加工 冷加工 ,2010, 5 :40-42. [12]张玉峰.斜孔钻孔定位夹具设计 J .金属加工 冷加工 ,2009,(21):42. [13]冯纪良.支承套用回转式钻床夹具设计 J .金属加工(冷加 工),2009(24):37-38. [14]Vanherck, 1967, "Increasing Milling Machine Productivity by Use of Cutters with Non Constant Cutting Edge Pitch", 8th MTDR Conference,Manchester, pp. 947-960. [15] Minis, I, Yanushevsky, T., Tembo, R. and Hocken, R.,1990, "Analysis of Linear and Nonlinear Chatter inMilling", Annals of the CIRP, 39/1:459-462. 文献综述 轴承座加工工艺编制及夹具设计 1.前言部分 机械加工是生产零部件的过程,这一过程中涉及到很多的工序和 加工方法,是一个系统化的工程。所以在机械加工过程中需要事先设 计零件的整个加工流程,并对工艺编制成文。科学地编制加工工艺, 可以提高零件的加工精度,降低废品率,提高劳动生产效率,创造更 好的经济效益。 凡纳入技术准备计划需进行机械加工的产品,均需编制机械加工 工艺规程。而在编制产品机械加工工艺之前,必要的准备工作是必不 可少的。事先应熟知产品结构、工作特性、零件在产品中的功能及装 配关系,熟知主要技术要求,以确定有效的工艺手段保证零件的加工 质量, 满足产品设计要求。编制的过程中,所有的工序必须齐全。零 件在各工序中的加工部位及完成程度应明确规定[1]。 一个产品设计出来以后,工艺人员可以通过很多加工工艺途径,实现对产品的加工制造。对单件小批量和试制产品来说,产品的加工工艺过程只需要保证加工出来的产品满足图纸的要求即可,对其生产效率和生产成本一般没有严格的要求。但对于批量生产来说,加工工艺过程追求的不仅仅是满足产品设计功能和设计要求,还要使加工过程尽可能地高效,产品质量尽可能地长期稳定不变,从而保证生产[2]。 使用机床夹具安装工件可保证加工精度,提高生产效率,降低制造成本,扩大机床的工艺范围,并且降低对工人的要求和减轻工人的劳动强度。 通过对轴承座的机械加工工艺编制,让自己在机械制造工艺规程设计,工艺方案的选取和论证,机械加工余量等技术参数的计算,工艺路线的确定,以及编写技术文件,查阅技术文件文献等方面有了一次综合性的训练。根据加工零件的要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,初步独立完成设计出高效、经济、省力的夹具的能力,并且使自己提高了相应的画图工具软件的使用能力,培养了基本的机械设计人员所具备的专业素质能力。 2.主题部分 正确的机械加工工艺路线是在总结长期的生产时间的基础上,依据科学理论和必要的工艺试验而制订的,并通过生产实践过程不断地改进和完善的,它是组织生产和计划调度的指导性技术文件,是生产准备的主要依据,抑或是新建或扩建工厂、车间的主要技术文件。 1 .编制机械加工工艺的基本原则 在一定的生产条件下,以最少的劳动消耗和最低的成本,在计划规定的时间内,可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。主要有一下三条原则[3]: 1)保证产品质量。在编制机械加工工艺时应首先保证产品质量,即依据工艺人员所编制的机械加工工艺进行操作,可保证零件加工的尺寸精度和表面质量等要求。 2)提高生产效率和降低生产成本。在保证零件加工质量的前提下,应力求提高生产效率。同时要尽量节约人力物力,最大程度地降低生产成本。 3)确保安全操作。工艺严格遵循机械安全操作规程,保证劳动者的安全。 2 .编制机械加工工艺的基本要求 1)机械加工工艺应按统一的技术术语和格式进行编制,内容、文字应简洁易懂、准确无误。 2)编制加工工艺时,要根据零件结构特点、精度要求、毛坯状况、零件质量等条件,选择相应的加工设备。比如对于大型零件,尤其是铸锻件,应首先估算零件毛坯质量,以免超出起重设备或机床额定负荷,影响生产安全。 3)若需用工装时,应首先考虑采用标准工装及现有专用工装,尽量减少采用新设计专用工装。对批量大的零件应设计专用工装,以提高生产效率。 3 .加工阶段的划分 零件的加工是一个由粗到精的过程,需通过若干工序的加工逐步达到质量要求。对加工精度要求较高的零件,加工过程可划分为粗加工、半精加工和精加工等阶段。各加工阶段的基本要求如下。 1)粗加工阶段。去除毛坯黑皮和大部分加工余量,为后序加工提供精准基面,并留均匀而合适的余量。 2)半精加工阶段。提高精加工所需要的定位基准的精确性和控制精加工余量,为主要表面的精加工创造条件。 3)精加工阶段。进一步改善精度和表面粗糙度等要求较高的表面,使零件的各项参数达到技术要求。 4 .定位基准的选择 工件在进行机械加工时,用以确定工件对机床及刀具相对位置的表面称为定位基准。最初工序中所用的定位基准是毛坯上未经加工的表面,称为粗基准;在其后各工序加工中所用的定位基准是已加工的表面,称为精基准。选择工件的哪些表面作为定位基准,是编制机械加工工艺过程中的一个十分重要的问题。定位基准选择的是否合理,将直接影响零件加工质量和机床夹具结构的复杂程度,但由于粗基准和精基准的作用不同,两者的选择原则也不同。 5 .编制工艺应注意的事项 1)充分了解车间的生产设备及加工能力,对常用的设备参数应该熟记于心。 2)熟知零件结构、技术要求及其在产品中的功能及装配关 系,以确定有效的工艺手段,保证零件的加工质量。 3)整个工艺过程应紧紧围绕零件图上各要素的精度一步步由粗到细地安排,以保证加工出来的零件实物符合图纸要求。 4)制定的工艺要注意加工成本与方便工人操作。 5)制定的工艺可操作性要强。 6)制定的工艺过程要有利于生产计划与调度。 6 .制订工艺规程的基本步骤 1 计算年生产纲领,确定生产类型。 2 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。 3 选择毛坯。 4 拟订工艺路线。 5 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。 6 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7 确定切削用量及工时定额。 8 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9 填写工艺文件。 在加工工艺设计过程中,设计夹具是一个非常主要的环节,是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。 在机械加工制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。 夹具的发展历程,大概可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使 得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段是,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备[4]。 所设计的夹具应满足下列基本要求[5]: a.保证工件的加工精度。专用夹具应有合理的定位方案,标注合适的尺寸、公差和技术要求,并进行必要的精度分析,确保夹具能满足工件的加工精度要求。 b.提高生产效率。应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具,以缩短辅助时间,提高生产效率。 c.工艺性好。专用夹具的结构应简单、合理,便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时,夹具上应设置调整或修配结构,如设置适当的调整间隙,采用可修磨的垫片等。 d.使用性好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑机构。 e.经济性好。除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外,还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。 7 .国内外发展趋势 近些年来,随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用,使传统的机械加工的制造方法发 生了重大变革,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化,给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展[4]。 1 高精密化 随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度对夹具的制造精度要求,更高精度夹具的定位孔距精度高达?5μm,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm ,平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler 公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为?0.03mm,精密平口钳的平行度和垂直度在5μm 以内,夹具重复安装的定位精度高达?5μm;瑞士EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达2 - 5μm。机床夹具的精度已提高到微米级。 2 高效自动化 为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1-2 秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间,瑞典3R 夹具仅用1 分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。 3 模块化 组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。省工、省时、节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计 算机辅助设计与组装打下基础。应用CAD 技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。我国夹具元件的标准化工作,已有一定的基础,但还远远跟不上生产发展的需要,我国和先进发达国家相比,差距也比较大。 4 通用化 经济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高。德国demmeler 公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。随着我国经济的高速发展,社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。为此,制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法,它能从根本上解决生产由于品种多,产量小带来的矛盾[4]。 成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造 CAM 和柔性制造系统等方面的技术基础和指导思想。近几年来, 由于成组技术在生产组织和应用中经济效益十分显著, 它对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。成组技术GT Group Technology 是一门生产技术科学, 它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性, 并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组, 寻求解决这一组问题相对统一的最优方案, 以取得所期望的经济效益。成组技术应用在机械加工方面, 乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族, 把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量, 从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。这样, 成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”, 把生产量小转化为“大”, 由于主要矛盾有条件地转化, 这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法[6]。 国外研究和开发计算机辅助夹具设计系统的情况: 1 夹具结构自动布局的理论和方法 Amy J.C.Trappey[10]用空间投影计数法简化了工件总体形状的表示,然后用几何推理的方法,通过PSOE一套立体网络搜索的策略得到夹具的布局。 2 在CAPP中增加一个夹具规划器 T.Cchang[10]在所研究开发的QTC系统中增加一个夹具规划模块。此类夹具规划模块可以和全自动化的工艺设计动能进行交互设计形成夹具装配图,但是这一模块只能使用于外形极为简单的夹紧零件。 3)夹具设计专家系统 A.Markus[10]等提出了一个用PROLOG语言为箱体类零件装配组合夹具的MODBUILD系统。P.M.Ferreira等开发了AIFIX专家系统, 适用于常规的机械加工。 预计计算机辅助夹具设计的发展趋势[7]为: 1 在制造系统中与其他CAPP /CAM /CAE 和PDM、CNC等异构系统的无缝集成; 2 多智能体等先进A I技术的广泛深入应用;CAFDV的广泛深入研究; 3 软件设计与硬件检测结合起来,实现物理上的自动装配; 4 与机器人抓取方面研究的结合。 随着制造技术的发展,产品的设计周期缩短,更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。机械制造业欲适应这种变化须具备较 高的柔性,国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业中主要发展方向。 柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面,而夹具又是工装柔性化的重点。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5% ,20% ,可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求,提高了企业的竞争力,所以日益受到厂家的青睐。应用组合夹具的一项关键技术就是CAFD技术[9]。 我国从20世纪80年代中期就已经开始研究这项技术,并对如何将人工智能的理论应用到了组合夹具计算机辅助设计 CAD 过程进行了探索。但由于组合夹具设计取决于被加工工件,而被加工工件又千 变万化,造成组合夹具CAD 难以实现智能化。经过30多年国内外众多学者的不懈努力,工作虽有进展,但离生产实际应用还具有很大距离。 3.总结 随着社会的进步与发展,机械化在生产和生活中得到广泛应用集成化,知识化,智能化和实用化方向发展,均需编制机械加工工艺规程。而在编制产品机械加工工艺之前,必要的准备工作是必不可少的。事先应熟知产品结构、工作特性、零件在产品中的功能及装配关系,熟知主要技术要求,以确定有效的工艺手段保证零件的加工质量, 满足产品设计要求。编制的过程中,所有的工序必须齐全。零件在各工序中的加工部位及完成程度应明确规定[1]。 一个产品设计出来以后,工艺人员可以通过很多加工工艺途径,实现对产品的加工制造。对单件小批量和试制产品来说,产品的加工工艺过程只需要保证加工出来的产品满足图纸的要求即可,对其生产效率和生产成本一般没有严格的要求。但对于批量生产来说,加工工艺过程追求的不仅仅是满足产品设计功能和设计要求,还要使加工过程尽可能地高效,产品质量尽可能地长期稳定不变,从而保证生产[2]。 使用机床夹具安装工件可保证加工精度,提高生产效率,降低制造成本,扩大机床的工艺范围,并且降低对工人的要求和减轻工人的劳动强度。 通过对轴承座的机械加工工艺编制,让自己在机械制造工艺规程 设计,工艺方案的选取和论证,机械加工余量等技术参数的计算,工艺路线的确定,以及编写技术文件,查阅技术文件文献等方面有了一次综合性的训练。根据加工零件的要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,初步独立完成设计出高效、经济、省力的夹具的能力,并且使自己提高了相应的画图工具软件的使用能力,培养了基本的机械设计人员所具备的专业素质能力。 2相关研究的最新成果及动态 近些年来,随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用,使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化,给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展[4]。 数控机床和加工中心的广泛使用,虽然简化了夹具的功能和结构,但是,夹具仍是生产中比不可少的工艺装备。夹具设计、制造是生产准备周期中的主要部分,对缩短新产品开发周期、批量投产和上市时间有重大影响。由于工艺和夹具的密切联系而后者又有独立性,也推动了计算机辅助夹具设计系统的研究和开发。通常认为CAPP是连接CAD和CAM的桥梁,这个概念不够全面,应该说计算机辅助工艺装备设计CAT和CAPP共同组成了CAD和CAM的接口。 国外研究和开发计算机辅助夹具设计系统的情况: 1.夹具结构自动布局的理论和方法 Amy J.C.Trappey[10]用空间投影计数法简化了工件总体形状的表示,然后用几何推理的方法,通过PSOE一套立体网络搜索的策略得到夹具的布局。 2.在CAPP中增加一个夹具规划器 T.Cchang[10]在所研究开发的QTC系统中增加一个夹具规划模块。此类夹具规划模块可以和全自动化的工艺设计动能进行交互设计形成夹具装配图,但是这一模块只能使用于外形极为简单的夹紧零件。 3.夹具设计专家系统 A.Markus[10]等提出了一个用PROLOG语言为箱体类零件装配组合夹具的MODBUILD系统。P.M.Ferreira等开发了AIFIX专家系统,适用于常规的机械加工。 预计计算机辅助夹具设计的发展趋势[7]为: 1 在制造系统中与其他CAPP /CAM /CAE 和PDM、CNC等异构系统的无缝集成; 2 多智能体等先进A I技术的广泛深入应用;CAFDV的广泛深入研究; 3 软件设计与硬件检测结合起来,实现物理上的自动装配; 4 与机器人抓取方面研究的结合。 随着制造技术的发展,产品的设计周期缩短,更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。机械制造业欲适 应这种变化须具备较 高的柔性,国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业中主要发展方向。 柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面,而夹具又是工装柔性化的重点。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5% ,20% ,可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求,提高了企业的竞争力,所以日益受到厂家的青睐。应用组合夹具的一项关键技术就是CAFD技术。我国从20世纪80年代中期就已经开始研究这项技术,并对如何将人工智能的理论应用到了组合夹具计算机辅助设计 CAD 过程进行了探索。但由于组合夹具设计取决于被加工工件,而被加工工件又千变万化,造成组合夹具CAD 难以实现智能化[9]。 3课题的研究内容及拟采取的研究方法(技术路线)、研究难点及预期达到的目标 正确的机械加工工艺路线是在总结长期的生产时间的基础上,依据科学理论和必要的工艺试验而制订的,并通过生产实践过程不断地改进和完善的,它是组织生产和计划调度的指导性技术文件,是生产准备的主要依据,抑或是新建或扩建工厂、车间的主要技术文件。 本次研究的主要路线过程有以下几方面: 对零件进行工艺分析,画零件图 1 分析零件的作用及零件图上的技术要求; 2 分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等; 3 分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。 选择毛坯的制造方式 毛坯的选择应该以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。 制订零件的机械加工工艺路线 1 拟订机械加工工艺路线。在对零件进行分析的基础上,选择表面加工方法,划分粗、精加工阶段,安排各表面的加工顺序,拟订出零件的工艺路线。 2 选择定位基准,根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准,进行必要的工序尺寸计算。 3 确定各工序所用机床设备和工艺装备。机械设备的选用应当既保证加工质量又要经济合理。 4 确定各工序的加工余量、工序尺寸与公差。 5 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 6 确定各工序的切削用量和时间定额。 7 评价工艺路线。 8 填写机械加工工艺过程综合卡片。 夹具设计 1 确定设计方案,绘制结构原理示意图。 2 根据六点定位原理,选择定位元件,计算定位误差,确定定 位方式。 3 计算所需的夹紧力,设计夹紧机构。 4 确定夹具具体和总体结构。 5 确定尺寸公差和技术条件,保证工件的加工精度。 6 绘制夹具总图。 在这次设计过程中的难点应该是加工工艺的确定,不同的零件,对于加工精度、成本、加工方法等有不同的要求。因此选择合理的加工路线,将会大大提高加工效率,以及零件质量。 预期达到的目标是编写出轴承座的机械加工工艺过程卡片,机械加工工艺卡和机械加工工序卡,确定夹具的结构方案,绘制夹具的设计总图,满足各项技术要求。 4研究工作详细进度和安排 2010.12.1,2011.1.10:阅读国内外文献,完成外文文献的翻译,并写出文献综述,明确下一阶段的具体工作2011.1.11,2.25:完成开题报告。2.28,3.31:分析零件的技术要求,编制零件的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 4.1,4.30:选取其中一道工序,设计该工序的夹具,完成夹具装配图,并完成非标零件的零件图。5.4,5.15:撰写论文,完成初稿。 5.16,5.19:检查、修改论文,定稿,上交论文。5.20,5.26:?论文评审,准备答辩。5.27,5.29:答辩 34 35 轴承座加工工艺编制及夹具设计
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