Z摇臂钻床壳体盖机加工工艺及夹具设计方案.doc
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1、扬 州 职 业 大 学 毕 业 设 计设计题目: Z3050摇臂钻床壳体盖机 加工工艺及夹具设计院 别:机械工程学院专 业:数控技术 班 级: 数控102学 号:100104231完成时间:2012年3月20日30 / 35目录摘要1第1章 壳体的技术要求分析21.1摇臂钻床的介绍31.2技术要求分析4第2章 壳体毛坯的选择及加工时的问题52.1壳体毛坯的材料的选择62.2壳体机械加工时的主要问题62.2.1 孔和平面的加工工序62.2.2 精粗加工后阶段进行72.2.3 孔系加工方案的选择行7第3章 壳体机械加工时定位基准的选择73.1 粗基准的选择73.2 精基准的选择7第4章 工艺路线的
2、拟定9第5章 确定机械加工余量125.1 平面加工125.2 孔的加工13第6章 选择加工设备156.1 选择机床156.2 选择夹具156.3 选择刀具156.4 选择量具16第7章 确定切削用量,工时定额,切削力及其功率177.1 切削用量的选择原则177.2 铣平面197.2.1 铣N面197.2.2 铣M面207.2.3 铣R面207.2.4 铣S面227.2.5 铣Q面227.2.6 铣P面227.3 孔加工227.3.1 镗孔1,孔3,孔4227.3.2 半精镗孔237.3.4 粗镗孔2257.4 钻孔257.4.1 钻孔5-M18-7H257.4.2 钻5-18-7H267.4.
3、3 钻M482-7H267.4.4 钻M161.5-7H267.4.5 钻M421.5-7H267.4.6 钻5- 17277.4.7 钻4-M5-7H277.5 螺纹加工277.5.1 攻M482-7H277.5.2 攻M421.5-7H287.5.3 攻M161.5-7H287.5.4 攻4-M5-7H28第8章 绘制毛坯图和编制工艺卡318.1 绘制零件-毛坯合图298.2 编制工艺文件29第9章 夹具设计319.1夹具的定义329.2 机床夹具的结构329.3 第十四道工序夹具的设计339.3.1 确定工作方案339.3.2 确定定位方案339.3.3 计算夹紧力349.3.4 夹紧结
4、构的选择359.3.5 其它元件的选择359.3.6 绘制夹具总装配图36结 论37谢 辞38参考文献39摘 要壳体的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高Z3050摇臂钻床壳体的加工效率,由此我们首先对壳体的结构特征和工艺进行了仔细的分析,然后确定了一套合理的加工方案,加工方案要求简单,操作方便,并能保证零件的加工质量。在制定加工工艺规程的顺序如下:1分析被加工零件;2选择毛坯;3设计工艺过程:包括划分工艺过程的组成,选择定位基准,选择零件表面的加工方法,安排加工顺序等;4工序设计:包括选择机床和工艺装备,确定加工余量,计算工序尺寸及其公差,确定切削用量及计算工时等;5编制
5、工艺文件。此外,为了提高劳动生产率,降低劳动强度,保证加工质量,需设计专用夹具,本次设计选择了第十四道工序钻5-17,M48,M16的夹具设计,以满足加工过程的需要。关键词:壳体, 工艺规程, 夹具第1章 壳体的技术要求分析1.1摇臂钻床的介绍机床是人类在改造自然的长期斗争中随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展、不断完善的。早在6000多年前,就有了原始的钻床和木工车床.使用弓钻在石斧、陶瓷上钻孔,并出现了把工件支承在两个架上,拉动绕在其上的绳子使要料旋转,用手握刀具“车削”回转体的加工方法。17世纪中叶,开始用畜力代替人力作为机床的动力,但仍然用手握刀具加工,其加工质量完全决于操作者
6、的熟练程度,且劳动条件十分艰苦,生产效率极低。与此同时,又创造了加工天文仪器上大铜环的平面铣床和磨床。18世纪,随着蒸汽机的发明问世,以及机动走刀架的创造,以蒸汽为动力,对机床进行驱动或通过天轴对机床进行集群驱动,才其本上解放了操伯都的双手,并使加工质量和加工效率有了明显的提高,初步形成机床的雏形。19世纪20年代初,随着电动机的问世,电动机又取代了蒸汽机,通过天轴对机床进行集群驱动,以后又用单独电动机的全齿轮传动,机床才基本具备了现代的结构形式。本世纪初至40年代,由于高速钢和硬质合金的相继出现,促使机床沿着加工转、转功率和提高刚性结构的方向发展。同时,由于交流电动机、齿轮、滚动轴承、电气、
7、液压等技术都有了很大进步,使机床的传动、结构和控制等方面得到很大改进,机床的加工精度和生产效率显著提高。此外,在原有的车床、钻床、刨拉床、铣床、齿轮加工机床等基本形式上,机床的品种有了进一步的发展。例如各种高效率自动化机床、重型机床和精密机床相继制造成功,至此,机床已发展成类型品种繁多、结构性能相当完善的现代化加工设备。钻床是一种用途广泛的孔加工机床,主要用于加工外形复杂、没有对称旋转轴线的工件,如杠杆、盖板、箱体、机架等到零件上的单孔或孔系。钻床主要是用钻头钻削加工精度要求不高的孔,还能完成扩孔、铰孔、攻螺纹和端面等加工。钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床能及专门化钻床等。其中摇臂
8、钻床一般用来实现、实现中型零件的钻孔、扩孔等加工。Z3050摇臂钻床的主要特点:主要关键件选用高强度铸铁和特供钢材;经世界第一流执处理设备处理,经久耐用;经专门化设备连续加工,确保基础部件精良;液压动大实现各部大紧和主轴爱速,灵敏可靠;16级主轴转速与进给可选配出经济高效切削;机电液操纵均集中在主轴箱上,方便快捷;新工艺涂装和不断改进的外观展示时代风范。1.2技术要求分析(1)孔的尺寸精度及形状精度孔1220和孔3 85与孔4 60其孔径尺寸精度等级为IT7级。(2)孔距公差壳体孔1和孔3为mm;壳体孔3和孔4为mm(3) 平面的几何形状精度壳体N面的平面度公差为0.03mm(4) 孔的中心线
9、与面的垂直度孔3 85对N的垂直度为0.03mm图1-1 加工的各平面和孔的位置(5) 平行孔的中心线的平行度孔中心线的平行度与齿轮传动精度和齿宽等因素有关,该壳体的孔中心线的平行度公差为0.05mm(6) 孔及平面的表面粗糙度N面,M面,R面,S面,Q面的粗糙度为1.6um,孔1,孔3,孔4的表面粗糙度为1.6um其余为3.2-12.5.第2章 壳体毛坯的选择及加工时的问题2.1壳体毛坯的材料的选择毛坯选择时有以下几点要求:(1)选择毛坯应该考虑生产规模的大小,它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。(2)选择毛坯应该考虑工作结构形状和尺寸大小。(3)选择毛坯应该考虑零件的机械性能要
10、求。(4)选择毛坯应从本厂的现有设备和技术水平出发,考虑可能性和经济性。(5)选择毛坯应该考虑利用新工艺,新技术和新材料的可能性。由于机体的结构复杂,其抗振性和耐磨性要求较高故选择成型,切削性,抗振性耐磨性匀较好。同时价格低廉的HT200。为毛坯材料。由于生产量大。因此为了提高生产率采用砂型机器造型及壳型。2.2壳体机械加工时的主要问题零件加工时,往往不是依次加工完各个表面,而是将各表面的粗,精加工分开进行,为此,一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段,这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分的原则。按加工性质和作用的不同,工艺过程可划分不同的阶段。作为箱体类零件的壳体其主要加工表面是平面及
11、孔等,一般情况下碰面的加工精度比孔的加工精度易实现。因此对于摇臂钻床的壳体来设计机械加工过程是的主要问题是如何实现孔的加工精度,如何处理好孔与平面间的相互关系。2.2.1 孔和平面的加工工序 箱体类零件的机械加工应遵循“先面后孔”的加工原则,这样处理的主要原因是平面的面积较大定位时稳定可靠且夹紧牢固。因而容易保证孔的加工精度。其次先加工平面可以先切去铸件表面凹凸部分,为提高孔的加工精度创造条件。而且这样做便于对刀调整,同时也有利于保护刀具。防止打刀和崩刀。2.2.2 精粗加工后阶段进行 对于壳体的主要表面加工时应将粗精加工后阶段进行,这是因为壳体的结构形状复杂,主要表面的加工精度较高,将粗精加
12、工各阶段进行可以消除由粗加工所加工精度的影响,有利于保证壳体的加工精度,同时还能根据粗精加工的不同要求来合理选用设备,有利于提高生主率。2.2.3 孔系加工方案的选择 加工壳体的孔系时应选择能满足孔系加工精度和加工效率,此外还应考虑影响经济效益的因素,在满足精度要求及生产率的条件中应选择价格最低的通用机床。根据该机床的加工精度和生产率要求宜采用镗模法镗孔和钻铰孔的加工方案。第3章 壳体机械加工时定位基准的选择3.1 粗基准的选择粗基准的选择应满足以下要求:(1)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应以不加工表面作为粗基准。(2)如果必须首先保证工作某重要表面的余量均匀,
13、应选择该表面作粗基准。(3)选作粗基准的表面应平整,没有浇口,冒口或飞边等缺陷,以便定位可靠。(4)粗基准一般只能使用一次,即不重使用,以免产生较大的位置误差。为了满足上述要求应选择壳体的重要N面,为主要基准和侧面定位为粗基准,限制工件的六个自由度,铣M面,S面,镗孔1。3.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下要求:(1)用设计基准作为精基准,以便消除基准不重合误差,即所谓“基准重合”原则。(2)当工作以某一组精基准定位可以方便的加工其它各表面时,应尽可能在多数工序中采用此精基准定位,即所谓“基准统一”原则。(3)当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时,应选择加工表面本身作为精基准,而
14、该加工表面与其它表面之间的位置精度则要求由先行工序保证,即遵循“自为基准”原则。(4)为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度,在选择基准时,可遵循“互为基准”原则。(5)精基准的选择应使定位准确,夹紧可靠,为此,精基准的面积与被加工表面相比,应有较大的长度和宽度,以提高其位置精度。 壳体的N面和孔1既是装配基准又是设计基准,因它作为基准能使加工遵循“基准重合”的原则。其余各面,孔的加工也能用它定位,这样工艺路线遵循了“基准统一”的原则,此外,N面的面积较大,定位比较稳定,夹紧也简单可靠。第4章 工艺路线的拟定在对零件的工艺必进行分析和选定毛坯之后,即可制订机械加工工艺过程,一般可分两步进行。第
15、一步是设计零件从毛坯到成品所经过的整个工艺过程,这一步是零件加工的总体方案设计;第二步是拟定各个工序的具体内容,也就是工序设计。这两步内容是紧密联系的,在设计工艺过程时应考虑有关工序设计的问题,在进行工序设计时,又有可能修改已设计的工艺过程。由于零件的加工质量、生产率、经济性和工人的劳动强度等,都与工艺过程有着密切关系,为此应在进行充分调查研究的基础上,多设想一些方案,经分析比较,最后确定一个最合理的工艺过程。1.工艺方案1:N01:铸造N02:热处理退火N03:毛坯检验。N04:涂油漆。N05:以N面为基准粗车M面N06:以M面为基准粗车N面N07:半精车,精车N面N08:半精车,精车M面,
16、粗车孔230 N09:粗铣P面,Q面粗铣Q面。 N10:粗精铣S面R面 N11:钻5-18-7H,5- M18-7H,4-M5-7HN12:钻M42x1.5-7HN13:以N面为基准用钻模钻5-17,M16x1.5-7H,M48x2-7HN14:锪平5- 17N15:粗半精,精镗220N16:粗半精,精镗85,60N17:攻螺纹M16x1.5-7H,M42x1.5-7H,M48x2-7H,4-M5-7H N18:倒角N19:检验N20:入库2.工艺方案2:N01:铸造N02:热处理退火N03:毛坯检验N04:涂油漆N05:以N面为基准,粗车M面、S面N06:以M面为基准,粗铣、半精铣、精铣N面
17、N07:以N面为基准, 粗铣、半精铣、精铣M面N08: 以M面为基准, 粗铣、半精铣P面N09: 以M面为基准,粗铣、半精铣、精铣Q面、R面 N10:以N面为基准,半精铣、精铣S面N11:钻4-M5-7H,5-18-7HN12:钻M42x1.5-7HN13:以N面为基准用钻模钻5-17,M16x1.5-7H,M48x2-7HN14:锪平5-17,M16x1.5-7HN14:粗镗,半精镗,精镗孔220N15:粗镗,半精镗,精镗孔230N16:以220为基准,粗镗,半精镗, 精镗孔85N17:以220为基准,粗镗,半精镗, 精镗孔60N18:攻螺纹4-M5-7H,M16x1.5-7H,M42x1.
18、5-7H,M48x2-7H N19:倒角2x45N20:检验N21:入库3.工艺方案的比较,分析上述两种方案遵循了工艺路线的一般原则:1 平面加工方案1中平面以车为主,由于工件的尺寸较大,在车床上加工时其惯性就大平衡困难,又由于N面不是连续的圆环面,车削中出现断续切削,容易引起工艺系统的振动,而且N面的平面度为0.03mm,此精度在车床上是难以保证的,而方案2中采用铣平面的方法,便解决了上述问题。2 孔加工方案1中三个孔220,85,和60是在一道工序完成的,由于三孔直径相差较大,采用镗模夹具尺寸太大,而且孔3,孔4的设计基准是孔1,这样会产生基准不重合误差,方案2中将 220,85和60分开
19、加工,先加工好220再以220为基准加工85和60,而85和60之间的孔中心距由镗模来保证。3 钻孔方案1中钻孔在一道工序中完成的,工步太多,工时太长,考虑到整个生产线的节拍,应将分成几个工序,在方案2中则解决了这个问题。综上所述,应优先录用方案2。第5章 确定机械加工余量加工余量的大小,对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。余量过大将增加金属材料、动力、刀具和劳动量的消耗,并使切削力增大而引起工件的变形较大。反之,余量过小则不能保证零件的加工质量。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量,目前,工厂中确定加工余量的方法一般有两种,一是靠经验确定,另一种是查阅
20、有关加工余量的手册来确定,这种方法应用比较广泛。根据第二种方法,按GB64414-86铸件尺寸公关。GB711351-89加工余量。根据壳体最大尺寸为530mm,造型方法为砂型机器造型,根据参考文献,按表2.2-3和表2.2-5选择铸件精度为9级和铸件加工余量等级为G级,然后按表2.2-4分别确定铸件尺寸公关和各工序尺寸公关。各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度如下:5.1 平面加工(1) N面:精铣:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=0.25mm半精铣:表面粗糙度6.3um;工序余量Z=1.25mm粗铣:表面粗糙度12.5um;工序余量Z=3.5mm毛坯尺寸: 224.5(2) M面:
21、 精铣:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=0.25mm半精铣:表面粗糙度6.3um;工序余量Z=0.75mm粗铣:表面粗糙度12.5um;工序余量Z=3.5mm毛坯尺寸:224.5(3) P面:粗铣:表面粗糙度12.5um;工序余量Z=3.0mm毛坯尺寸:59(4) Q面: 精铣:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=0.25mm半精铣:表面粗糙度3.2um;工序余量Z=0.5mm粗铣:表面粗糙度6.3um;工序余量Z=1.75mm毛坯尺寸:59.5(5) R面:精铣:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=0.25mm半精铣:表面粗糙度3.2um;工序余量Z=0.5mm粗铣:表面粗糙度6.3um;工序
22、余量Z=0.75mm毛坯尺寸:51(6) S面:精铣:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=0.25mm半精铣:表面粗糙度3.2um;工序余量Z=0.5mm粗铣:表面粗糙度6.3um;工序余量Z=1.75mm 毛坯尺寸:51表6-1:各加工面的加工余量(单位:毫米)加工面毛坯尺寸加工余量加工等级N面224559M面224559P面5939Q面59.52.59R面512.59S面512.595.2 孔的加工(1)孔1 220H7 IT=7精镗:表面粗糙度1.6um;工序余量Z=1mm半精镗:219 精度IT=11。表面粗糙度3.2um;工序余量Z=2mm粗镗:217 精度IT=12。表面粗糙度6.3
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