毕业设计论文_加工工艺编制及工装设计

毕业设计论文_加工工艺编制及工装设计内容摘要：

以及编制好的工艺安排等来进行工装设计。 定位方案 定位基面的选取 因为该斜面的加工精度和加工质量要求较高，因此 对 其基准面的粗糙度要求也很高， 而且其基准面的面积应该较大，否则不能保证该斜面成水平。 平面 1 和平面 2 满足这两项要求：平面 1 和平面 2 的粗糙度较高，其中平面 1 的粗糙度为 ，平面 2 的粗糙度为 ；另外平面 1 和平面 2 的面积较大。 又 由 表 22 中对斜拖板加工的 工艺编制 图 31 定位基面示图 可知该斜面的粗加工和在平面 1 和平面 2 的粗加工之后进行，其精加工也是在平面 1和平面 2 的精加工之后进行。 西南科技大学本科生毕业论文 14 综上所述平面 1 和平面 2 十分适合作为斜面加工的定位基面。 故选择平面 1 和平面 2 作为定位基面，具体情况如图 31 所示。 定位方案的 选取 为了得到 更为合理 的定位方案，试拟定了两个定位方案分别如图 32和 33所示 ，并对其进行 分别进行 分析。 定位 方案 1： 方案 1（ 如 图 32 所示 ） 以平面 1 限制了 X 方向，绕 Y 轴旋转 方向和绕 Z轴旋转 方向的自由度，以点 2和点 3限制了 Z方向和绕 X轴旋转方向的自由度，销钉 4 限制了 Y 方向的自由度，属于完全定位。 图 32 定位方案 1 图 33 定位方案 2 西南科技大学本科生毕业论文 15 定位方案 2： 如果 用一个面定位代替 方案 1 中的 两个点定位， 即如 图 33 所示 的方案 2，由于平面 2 限制了 Z 方向，绕 X 轴旋转方向和绕 Y 轴旋转方向的自由度，其中限制的绕 Y 轴旋转方向的自由度与平面 1 限制的自由度重复，出现过定位现象，因此会出现干涉现象。 由于零件与面 1 和面 2 都有平面度误差，将造成零件与两底面为点接触而出现定位不稳定或在夹紧力作用下，使零件变形 ， 从而影响该斜面的加工精度和加工质量， 而这种情况是不允许的。 通过 对 两个方案的对比分析 可知：方案 2 属于过定位， 不能保证零件的加工质量和加工精度， 不可采用； 方案 1 属于完 全定位，科学合理 ，可以保证零件的加工质量和加工精度。 因此，选择方案 1 作为最终的定位方案。 夹紧装置的设计 由于此零件的体积较大，竖直方向上的尺寸较大，而加工的铣床带有的压板高度有限。 即使可以用铣床上的压板进行夹紧，由于零件较高，压板加工也不容易将其完全夹紧，在加工过程中会因为夹紧力不稳定而影响零件的表面粗糙度，从而影响零件的加工质量和加工精度，而这种情况是不允许出现的。 因此最好在工装设计中就设计一个夹紧装置， 用工装自身带有的夹紧装置来保证零件的夹紧， 这样在加工过程中就不在需要外部的夹紧装置了。 设计夹紧装置 时，一般应满足以下基本要求： 夹紧过程不改变工件定位时所占据的正确位置。 夹紧力的大小适当，既要保证加工过程中工件不会产生位移和振动，又要使工件不产生不允许的变形和损伤。 夹紧装置的自动化程度应与工件的生产批量相适应。 结构要简单，力求体积小、重量轻，并有足够的强度；工艺性好，便于制造和维修。 由夹紧装置的作用可知该夹紧装置应该是将零件放在在工装上面定位好之后再将其夹紧 ，保证零件在加工过程中不会移动。 由于此零件自身的重量较大，其自身的重力以及零件和工装的静摩擦力已经抵消了零件在加工过程中所受 到的径向和法向上的切削力。 而该零件 在加工过程中 最主要的受力是在铣削过程中所受到的铣削力 ，而铣削力 在圆周方向的分力 又是铣削力中最大的。 因此夹紧装置应该主要考虑抵消零件加工过程中在圆周方向的受力。 结合上面所提到的对夹紧装置的要求以及对此零件加工过程的分析，选择在工装西南科技大学本科生毕业论文 16 的右上方设计一块压板作为该工装的夹紧装置，以保证零件在加工过程中的夹紧 状态。 为了压紧零件，在加工过程中需要先用一个外力（夹紧力）将零件压紧，再将压板安装上去。 为了固定住该压板，同时保证零件在加工过程中一直保证夹紧状态，在生产过程中需将压板和工装用螺 钉联接起来。 夹具体的设计 对 本零件所需设计的 专用 工装 夹具 需考虑以下几个方面 ： 保证零件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，并确保夹具能满足零件的加工精度要求。 提高生产效率 应根据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。 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。 使用性好 主用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便。 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，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。 对于此夹具所用于 加工的斜面， 该斜面难以加工的最重要的原因就是 有个 60186。 的 斜面，因此在对其进行夹具设计时就需要将该平面变成水平方向。 为了将该平面转变成为水平方向，因此工装设计中 需要 设置了一个 30186。 的斜面。 这样，将零件放到该夹具中时斜面即变成了水平面，此时就可以用常规的加工方式进行加工了。 从而 大大便利了对该平面的加工， 并且可以 保证该平面的加工精度和加工质量。 通过表 22 中的对该零件的加工工艺编制可知 在对该斜面的加工过程中，有铣削、钻 削 以及攻丝等加工方式 ，其中铣削加工 的切削量以及切削速度等影响切削力的数据都最大，因此在切削的加工过程中所产生 的切削力最大，对夹具体的要求最高，因此在夹具设计时应该主要考虑铣削时的情况。 由于铣削加工是切削力较大的多刃断续切削，加工时容易产生振动。 根据铣削加工的特点，该夹具必须具有良好的抗振性能，以保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 为了提高该夹具在机床上安装的稳固性和动态下的抗振性能， 应该将将夹具中的西南科技大学本科生毕业论文 17 各种装置布置得紧凑一些。 与此同时，加工面应该尽可能地靠近工作台面，以降低该夹具的重心。 同时，由 于铣削加工的切削力较大，因此该夹具 体应该具有就足够的刚度和强度。 为了增加夹具体的刚度和强度，在选择夹具体材料的时候也应该选择那些抗压强度较大的材料 ，还可以增加材料的厚度。 另外 铣削加工时 会 产生大量切屑，在夹具体上 还 应该有足够的排屑空间。 综合上述对于该 专用 夹具的要求 ， 结合 此零件是单件小批量生产的情况以及 上文中 所 选取的定位方案和设计的夹紧装置 ，设计了如论文所带大图 2 所示的装配图中 的夹具体。 此夹具体由两部分组成，右方三角形状由于有一个 30186。 的 倾角可以将该斜面转变成平面， 值得注意的是，由于此斜面的加工要求很高，必须保证斜面放在工装时候变成水平的， 因此工装的夹角必须保证是 90186。 左边是主限位面，限制了零件 X 方向，绕 Y 轴旋转方向和绕 Z 轴旋转方向的自由度，右边是次限位面，限制了零件 Z 方向和绕 X 轴旋转方向的自由度。 左边是主要的定位面，而 右边是 主要的承力结构。 为了实现定位方案 1 中的两点定位，在工装的右半部分设计了两个小垫片作为定位点，从而防止出现定位方案 2 中 的 过定位现象。 为了限制零件在 Y 轴的自由度在工装的中间设置了一个止推销， 为了排屑，在夹具体上设计了一个排屑槽。 另外， 为了抵消零件加工时的切削力，还设计了一个压板放在夹具的右边部分 ， 以此保证零件在加工过程中的 夹紧， 这样在加工零件 该斜面 的过程中就不再需要外部的工装设备了。 夹具体的材料及加工方式选取 工装的材料以及加工方式应该同加工零件的特点以及生产批量情况来确定。 由于该加工零件重量约 吨，故该工装所承受的压力较大 ， 工装的体积 也 较大。 工装 设计时在满足精度要求的前提下，结构设计时应尽可能 简单 化 ， 鉴于此， 本次所设计的夹具体采用焊接 支架， 而不采用铸件结构，降低了成本。 另外接夹具体具有诸多优点 ： 制造方便、生产周期短、成本低、质量轻。 但是焊接夹具体的热应力较大，容易变形，因此必须经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性 ， 从而保证零件的加工精度和加工质量。 对于选材的问题，该夹具体由于形状的关系选择焊接的方式，而一般只有钢材和型材选择焊接的方式加工 ,其中钢材运用得更加普遍。 在碳钢中，由于低碳钢的强度低，塑性和焊接性较好，所以选择焊接件时一般选择低碳钢作为焊接件的材料。 为了降低成本，应该在保证夹具体能够承受零件重力的情况下选择尽量便宜和常见的材西南科技大学本科生毕业论文 18 料，综合考虑各项要求之后选择 碳素结构钢 Q235A 作为该夹具体的材料。 故该工装选取 碳素结构钢 Q235A 作为材料，同时采取焊接的方式进行加工。 西南科技大学本科生毕业论文 19 第 4 章 夹紧力的计算和校核 切削力的计算 由于铣削时的切削力 比钻孔、扩孔以及攻丝 等其他加工方式的切削力都 大， 因此应该选择铣削时的切削力来计算。 另外由于 粗铣时候 的切削速度、 进给量和切削深度都 要 大于精铣的时候，因此 应计算 粗铣 时的切削力。 而用Φ 120 面铣刀铣平面的 切削速度、切削 面积、 进给量和切削深度 等影响切削力的参数中 在粗铣中又是最大的 ，因此用 Φ 120 面铣刀 粗 铣平面 时的切削力在零件的加工过程中是最大的。 故 计算切削力应该计算Φ 120 面铣刀铣平面时的切削力 （计算中的数据来自 2 章中工艺卡片对于加工的切削 用量的规定）。 切削速度 的计算公式如下所示： 01000dnv  （ 41） 式中 0d — 铣刀直径 ， mm ； n — 铣刀转速 ， r/min ，。 由式（ 41）可得出 01000vn d （ 42） 将铣刀的速度 v =80m/min 带入 式（ 42） ，则该铣刀的转速 n 为 10 00 80 21 3 r / m in3. 14 12 0n 。 进给速度 av 的计算 公式 为 av na （ 43） 式中 n— 铣刀转速， r/min ； a — 每转进给量 ， mm/r。 将 213r / minn 和 1mma 带入式（ 43） 计算可得 2 1 3 1 2 1 3 m m / m i nav n a    每齿进给量 fa 的计算公式为 f aa Z （ 44） 式中 a— 每转进给量 ， mm/r ； Z — 铣刀的齿数 ，齿。 将 每转进给量 1mma 以及 铣刀 的齿数 6Z 带入 式（ 44） ，则每齿进给量 fa 为 西南科技大学本科生毕业论文 20 1 mm /6fa  齿 铣削面积 A 的计算公式为 pA Ba （ 45） 式中 B— 铣削宽度， mm ； pa — 铣削 深度 ， mm。 将 铣削时的铣削宽度 120mmB 和 铣削深度为 pa =3mm 带入式 （ 45） ， 则铣削面积 A 为 21 2 0 3 3 6 0 m mA    又有铣削时的主电机功率 的计算公式 afAvN a （ 46） 式中 A— 铣削面积 ， 2mm ； av — 进给速度 ， mm/min ； fa — 每齿进给量 ， mm/齿。 将铣削面积 2360mmA ， 进给速度 213mm / minav  ， 每齿进给量 1 mm /6fa  齿带入式 （ 46） ，得出 铣削时的主电机功率 N 为： 0 . 2 4 23 6 0 2 1 3 2 2 5 4 . 3 5 K W(1 / 6 ) 6 1 2 0 0 0 0N  有主轴扭矩的计算公式如下： 9550NT n （ 47） 式 中 N — 主电机功率 ， KW ； n — 主轴转速 ， r/min。 将主电机功率 Kw 和 铣刀转速 213r / minn 带入式（ 47）， 则其主轴扭矩为： 4. 35 95 50 19 5 N m213T     有 切削力的计算公式 如下： 02c TF d （ 48）。