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杠桿零件工藝及專用夾具設計

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杠桿零件工藝及專用夾具設計
摘要:本課題設計的是銑床加工工序的夾具,就杠桿零件的工藝進行了具體的
分析、并制定了工藝卡片、工藝過程卡片、工序卡片。對銑床加工工序進行了夾具的設計,制定了定位方案和定位基準,設計出了銑床加工工序的夾具體。對標準化零部件的受力分析。 
關鍵詞:夾具;工藝路線;定位誤差;定位元件。

Abstract:This topic is the design of fixture processing drilling process, the lever part has carried on the concrete
Analysis, and make the process cards, process cards, process cards. In the process of drillingfixture design, developed a positioning scheme and the locating datum, designed a specificfolder processing machine. Stress analysis of standard parts.
Keywords: fixture; process; positioning error; positioning component.
目錄
一、零件的分析………………………………………………10
1.1  零件的作用………………………………………………………… 10
1.2  零件的工藝分析…………………………………………………… 10
1.3  零件的材料………………………………………………………… 10
1.4  零件的生產類型…………………………………………………… 11
二、工藝規程設計………………………………………………12
2.1  基面的選擇………………………………………………………….14
2.2  制定工藝路線……………………………………………………….16
2.3  機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………….20
2.4  確定切削用量及工時……………………………………………….24
三、夾具的設計…………………………………………………25
3.1  夾具類型的確定…………………………………………………….27
3.2  定位裝置的設計…………………………………………………….29
3.3  夾緊裝置的設計…………………………………………………….30
3.4  導向裝置的設計及其他裝置的結構、夾具體的確定…………….32
四、繪制夾具結構圖……………………………………………34
五、確定夾具技術要求的有關尺寸、公差配合………………36
5.1  技術要求………………………………………………………………36
5.2  公差配合………………………………………………………………37
5.3  夾具精度分析計算……………………………………………………38
六、結束語………………………………………………………39
七、致謝…………………………………………………………40
八、參考文獻……………………………………………………41

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不論是傳統制造系統還是現代制造系統,夾具都是非常重要的。在機械制造過程中,用來固定加工對象,使之占有正確位置,以便接受施工或者檢測的裝置都可以稱為夾具。例如:焊接過程中用的焊接夾具,檢驗過程中用的檢驗夾具,機械加工過程中用的機床夾具等。夾具對于加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。花費在夾具設計和制造的時間不論是在改進現有產品或者開發新產品中,在生產周期中都占有較大的比重。所以,在制造業中非常重視對夾具的研究。夾具是由一套預先制造好的各種不同形狀、不同尺寸、不同功能的系列化、標準化元件組裝而成的。因此夾具具有通用性和專用性雙重性質,即組成夾具的元件是通用性的元件,而一旦組裝成成套夾具即為專用夾具。組合夾具機構靈活多變,元件長期重復使用,因此,其元件比其它類型的夾具元件要求具有高精度,高強度,高硬度,耐磨性高等優點,單個元件功能多樣,并有完全互換性。
產品制造環節的柔性化的著眼點主要是在機床和工裝兩個方面,而夾具又是工裝柔性化的重點。夾具能保證工件在規定的坐標位置上準確定位和牢固的夾緊,也就是說能保證工件相對于機床坐標原點具有準確和穩定可靠的坐標位置。這種夾具具有較高的剛度和精度,在粗加工時能承受較大的切削用量,加工表面,可以減少機床的停機時間:在夾具上還能一次裝夾多個工件同時一次加工,可以減少夾具、刀具、工件系統的調整時間;還能減少刀具的更換次數和刀具的調整時間,夾具元件可以通過組裝、使用。夾具的平均設計和組裝時間是專用夾具所花時的5%-20%。此夾具設計的內容為:(a)分析制定了杠桿零件的工藝;
(b)設計了銑床工序的專用夾具;
一、零件的分析
1.1零件的作用

題目所給的零件是杠桿零件,零件的結構比較復雜,尺寸較小,形狀比較復    雜。主要作用一是傳遞扭矩;二是起著固定的作用;三是起著連接作用。
1.2零件的工藝分析
    此杠桿零件有兩組加工面,它們之間有一定的位置要求。具體分析如下:
1.2.1   以Ø28mm為中心孔的加工表面(尺寸見圖1.1,實體見圖1.2)
這一組加工表面包括:Ø28H7mm的孔,Ø28H7mm孔的端面,尺寸為200-0.5mm的端面與尺寸為Ø28H7mm的孔有垂直度要求,垂直度誤差為0.03mm,還有Ø11mm的孔。其中主要加工表面為Ø28H7mm的孔。
1.2.2   以Ø10H9mm的孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括Ø10H9mm的孔,Ø10H9mm孔的端面,且Ø10H9mm的孔的中心軸線與Ø28H7mm孔的中心軸線有平行度要求,其誤差為0.3mm。其中主要加工表面為Ø10H9mm的孔。由以上分析可知,對于這兩組加工表面而言,可以先加工第一組加工表面,然后借助于專用夾具加工另一組表面,并且保證它們之間的位置精度要求。
1.3零件的材料
考慮到杠桿要受到扭矩的作用,而零件的尺寸有比較小,因此應選用材料為模鍛件。因為不傳遞力與功率,主要起固定和定位作用,所以不需要特別的工藝處理。故可采用模鍛成型。這從提高生產效率、保證加工精度上考慮也是應該的。
1.4零件的生產類型
零件的生產類型為中批量生產。因此需要設計專用夾具來提高生產效率。
二、工藝規程設計
2.1基面的選擇
   基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面的選擇得正確合理,可以使加工質量得到保證,生產得以提高。否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件的大批報廢,使生產無法正常進行。
2.1.1粗基準的選擇
    由于此杠桿零件的結構比較復雜,需要加工三個孔(Ø28H7mm、Ø10H9mm和Ø11mm)、三個端面(即三個孔的端面)和插槽,且三個孔不在同一個平面上。對于一般的軸類零件而言,以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說,如果以Ø40mm外圓表面作基準(四點定位),其裝夾深度不夠,可能造成裝夾不穩定。按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時,應以這些不加工表面作粗基準;若零件有若干個不加工表面時,則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準),現利用一個支撐盯頂住Ø30mm孔的外輪廓,達到完全定位。
2.1.2精基準的選擇
        主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在后面的要專門計算,此處不再重復。
2.2  制定工藝路線
     制定工藝路線的出發點,應當是使零件的幾何精度、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下,可以考慮采用萬能機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外,還應當考慮經濟效果,以便使生產成本盡量下降。

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2.2.1工藝路線方案一
工序10 銑Ø28H7mm孔兩端面;
工序20 銑Ø10H9mm孔上、下端面;
工序30 鉆、擴、鉸Ø28H7mm孔;
工序40 銑11mm孔兩端面;
工序50鉆Ø11mm孔;
工序60鉆、擴、鉸Ø10H9mm;
工序70 插槽4.75mm
工序80清洗,去毛刺;
工序90終檢。
2.2.2工藝路線方案二
工序10銑Ø28H7mm孔兩端面;
工序20銑Ø10H9mm孔的兩端面;
工序30銑Ø11mm孔兩端面;
工序40鉆、擴、鉸Ø28H7mm孔;
工序50鉆、擴、鉸Ø10H9mm;
工序60鉆Ø11mm孔;
工序70插槽4.75mm
工序80 精銑Ø30mm孔上表面;
工序90清洗,去毛刺;
工序100終檢。
2.2.3工藝方案的比較分析
   上述兩個方案的特點在于:方案一是先加工Ø28H7mm的孔的一組加工表面,然后以此為基準加工Ø10H9mm孔為中心的一組加工表面。而方案二則是在銑床上加工完所有表面,再加工三個孔。兩相比較可以看出,方案一加工序比較多,裝夾次數也較多,能夠保證零件的位置精度;
方案二是在銑床上銑完所有需要加工表面再加工內孔,裝夾次數比較少,但是在一道工序中要完成這么多工作,需選用專門設計的組合機床(但在成批生產時,在能保證加工精度的情況下,應盡量不選用專用機床)。因此,最后的工藝路線確定如下:
工序10鑄造
工序20 退火
工序30粗銑Ø40mm上下端面;
工序40粗銑Ø40mm孔兩端面,保證尺寸Ø28 0-0.5mm

工序50粗銑Ø26mm上、下端面
工序60精銑Ø26mm上、下端面,保證尺寸10 +0.1 -0.5mm
工序70鉆、擴、鉸Ø10H9mm孔;
工序80鉆、擴、鉸Ø28H7mm;
工序90鉆Ø11mm孔;
工序100插槽4.75mm;
工序110去毛刺;
工序120清洗
工序130終檢;
2.3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據上述原始資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:
2.3.1 Ø28H7mm兩端面的加工余量(加工的計算長度為28 0-0.5mm)
(1)按照《機械加工工藝手冊》表2.2—2.5。取加工精度F2,件復雜系數為S3,鍛件重量為1.5kg,則Ø28H7mm孔外端面的單邊加工余量為2.0—3.0mm,現取Z=2.5mm。鍛件的公差按《機械加工工藝手冊》表2.2—14,材質系數取M1,鍛件復雜系數取S3,
1.0則鍛件的偏差為+-0.4mm。
(2)銑削公差:現規定本工序的加工精度為IT11,因此可知本工序加工公差為-0.13mm。符合零件要求的公差0-0.5mm,不需要安排精加工。
2.3.2 Ø10H7mm孔兩端面的加工余量(加工余量的計算長度為10+-0.5mm)
(1)按照《機械加工藝手冊》表2.2—2.5,取加工精度為F2,件復雜系數為S3,鍛件重量為1.5kg,則Ø10H9mm孔外端面的單邊加工余量為2.0-3.0mm,現取Z=2.5mm。鍛件的公差按《機械加工工藝手冊》表2.2—14,材質系數取M1,鍛件復雜系數取S3,
1.0則鍛件偏差為+-0.4mm。
(2)銑削公差:規定本工序的加工精度為IT11級,因此可知本工序的加工公差為0.1-0.11mm,符合零件要求公差+-0.5mm,不需要安排精加工。
2.3.3 Ø11mm孔兩端面的加工余量(加工余量的計算長度為360 0-0.5mm)
(1)按照《機械加工工藝手冊》表2.2—2.5。取加工精度F2,件復雜系數為S3,鍛件重量為1.5kg,則Ø11mm孔外端面的單邊加工余量為2.0-3.0mm,現取Z=2.5mm。鍛件的公差按《機械加工工藝手冊》表2.2—14,材質系數取M1,鍛件復雜系數取S3,
1.0則鍛件的偏差為+-0.4mm。
(2)銑削公差:規定本工序的加工精度為IT11,因此可知本工序加工公差為-0.16mm。符合零件要求的公差0-0.5mm,不需要安排精加工。
2.3.4內孔Ø28H7mm的加工余量、工序尺寸
毛坯為實心,不沖出孔,內孔的精度等級為IT7,參考《機械加工工藝手冊》表2.3—9及表2.3—12確定工序尺寸及加工余量為:
鉆孔:;
擴孔:
粗鏜:
精鏜: 
精鉸: 

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圖2.1杠桿零件的毛坯圖
2.3.5 內孔Ø10H9的加工余量、工序尺寸
毛坯為實心,不沖也孔,內孔的精度為IT9。參照《機械加工工藝手冊》表2.3—9及表2.3—12確定工序尺寸及加工余量為:
鉆孔:;
鉸孔: 
2.3.6 內孔Ø11mm的加工余量、工序尺寸
Ø11mm的表面為自由尺寸公差,表面精糙度為RZ6.3。因此只需粗加工。直接鉆Ø11mm孔。此杠桿的毛坯尺寸如圖2,1所示。
八、參考文獻
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