机械工艺夹具毕业设计225箱体三面粗镗刮断面专机三图一卡及夹具设计说明书.docx
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机械工艺夹具毕业设计225箱体三面粗镗刮断面专机三图一卡及夹具设计说明书.docx
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机械工艺夹具毕业设计225箱体三面粗镗刮断面专机三图一卡及夹具设计说明书
摘要
本次设计是根据年产量100000件钻井液搅拌机减速器箱体的工作要求而进行设计的,该文是对整个设计过程的综合记述和全面说明。
本次设计旨在为机械制造箱体提供完整的理论依据以方便生产的有效进行,并在其过程中全面地阐述标准设计选用资料的方法及原则。
通过对钻井液搅拌机减速器箱体图样的分析,选择毛坯,确定加工余量,制定工艺路线,(其中包括粗精基准的选择、加工方法的选择、以及加工设备、夹具、量具的选择)。
减速器箱体零件图样上的4个轴承孔采用组合机床加工,通过分析,确定单边加工余量,定位加紧方式,计算出单件工作时间以及辅助时间,并绘制“三图一卡”,其中“三图一卡”包括减速器箱体零件加工工序图、减速器箱体零件加工示意图、机床联系尺寸总图和机床生产率计算卡,最后绘制出镗孔组合机床的总装配图。
本设计所采用的加工设备,均在保证加工质量的前提下,提高了生产效率,本设计所参考的资料、文件都与最新国家标准相接轨。
关键字:
箱体零件加工路线;机加工工艺;组合镗床。
Abstract
Thedesignisbasedontheannual00000mechanicsboxrequirementsforthework,andthatitisthewholeprocessofdesigninganintegratedandcomprehensiverecordsshows.
Thedesignaimstoprovidemachineryboxcompletetheoreticalbasistofacilitatetheeffectiveproduction,andinthecourseofcomprehensiveexpositionofthestandarddesigninformationontheselectionmethodsandprinciples.
Bysprayingmachinebasecomponentsthereofanalysis,roughdetermineallowance,thedevelopmentprocessline,(includingcoarseandfinebenchmarkofchoice,thechoiceofprocessingmethods,andprocessingequipment,fixture,theselectionofmeasuringtools).
Cradlesprayingmachinepartsdrawingsonthefourbearingholemachiningusingportfoliothroughanalysis.Positioningintensifiedmanner,thecalculatedsinglepiecesofworktimeandsupport,andthemappingofthe"threeplansacard"includingsprayingmachinepartsprocessesmap,sprayingmachinepartsprocessingmatrix,Contactmachinesizemapandmachineproductivitycalculationcards,thefinaldrawPrecisionBoringMachineofthetotalportfolioassembly.
Thedesignoftheprocessingequipment,bothinthequalityassuranceprocess,underthepremiseofimprovingtheefficiencyofproductionandThereferencedesigninformation,documentswiththelatestnationalstandardscompatible.
Keywords:
Boxpartsprocessingline;MachiningTechnology;BoringPortfolio
…………………装………………………………订………………………………线……………………
1 绪论
1.1机械工业在现代化建设中的作用
机械制造工厂一般都是从其它工厂取得制造机械所需要的原材料和半成品的,从原材料或半成品进入一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为工厂的生产过程。
在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、性能(包括物理性能、化学性能、机械性能等)以及相对位置关系的过程,统称为工艺过程。
工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工艺过程,本门课程只研究机械加工工艺过程和装配工艺过程;铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工艺过程是《材料成型技术》课程的研究对象。
把合理工艺过程的有关内容写在工艺文件中,用以指导生产,这些工艺文件统称为工艺规程。
组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效专用机床,目前,组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序,本次床头箱体的加工工艺及组合机床设计主要内容包括以下几个方面:
1.1.1调查研究
1)认真阅读被加工零件图样,研究其尺寸,形状,材料,硬度,加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。
通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析,充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。
2)深入到组合机床使用和制造单位,全面细致的调查使用单位车间的面积,机床的布置,毛坯和制品的流向,工人的技术水平,刀具制造能力,设备维修能力,动力和起重设备等条件。
本此设计的钻井液搅拌机减速器箱体零件实图如下:
1.2总体方案设计
总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法,选择定位基准和夹紧部位,决定工步和刀具种类及其结构形式,选择切削用量等)确定机床配置形式,制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
总体方案的拟订是设计组合机床最关键的一步。
方案制定的正确与否,将直接影响机床能否达到合理要求,保证加工精度和生产率,并且成本较低,结构简单和使用方便。
总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”,即绘制被加工零件的工序图,加工示意图,机床尺寸联系图,编制生产率计算卡。
1.2.1技术设计
技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”,设计机床各专用部件正式总图,如设计夹具,多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求等。
1.2.2工作设计
当技术设计通过审查后即可开展工作设计,即绘制各个专用部件的施工图样,编制各部件零件明细表。
2钻井液搅拌机减速器箱体的机加工工艺
2.1计算生产纲领确定生产类型
2.1.1原始资料
(1)年产机100000台,
(2)山东金岳智信能源科技有限公司提供的钻井液搅拌机减速器箱体零件图一张。
(3)零件的备品率为5%,机械加工废品率为1%。
每日一班。
2.1.2设计步骤:
确定生产类型:
已知零件的年生产纲领100000件,查文献【5】,查表1-4,可确定其生产类型为大批量生产。
故初步确定工艺安排的基本倾向为:
加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以专用设备为主;大量采用专用工装。
这样生产准备工作及投资较少,投产快,生产率较高,转产容易。
生产纲领是企业根据市场需求和自身的生产能力决定的、在计划生产期内应当生产的产品的产量和进度计划。
计划期为一年的生产纲领。
零件的年生产纲领计算式为:
(2-1)
式中:
N----零件的年生产纲领,件/年
Q----产品的年产量,台/年
n----每台产品中该零件的件数,件/台
----该零件的备品率
----该零件的废品率
由公式(2-1)得
N=100000×1×(1+1%+5%)
得N=1060000台/年
查表生产类型为大批量生产。
2.2搅拌机减速器箱体的作用与结构工艺分析
2.2.1搅拌机减速器箱体的功用及结构特点
搅拌机减速器箱体其内部装有轴、齿轮、轴套及蜗轮等零件。
通过搅拌液减速器箱体的装配基准,将整个部件装在其他部件上。
搅拌液减速器箱体既要按照一定的要求传递动力和运动,又要保证主轴回转精度、主轴回转轴心线与机床导轨间的位置精度、传动轴间的位置精度。
搅拌液减速器箱体的尺寸大小和结构形式随搅拌液体的不同而异,但都有许多共同的特点,如它们的外部有许多平面和孔,内部呈腔状,结构复杂,壁厚不均,刚度较低。
而且加工精度要求较高,特别是主轴孔和装配基准的精度要求较高。
2.2.2搅拌机减速器的工艺分析
搅拌液减速器箱体图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确,零件选用材料为HT200,(查文献【6】)。
主要特性:
具有中等的强度,耐磨性和耐热性,良好的减振性;较好的铸造性能。
该零件主要的加工表面及技术要求如下:
1、轴承孔的尺寸与形状精度
所有轴承孔的尺寸公差等级为IT7,圆度公差为0.04。
轴承孔的形状精度在未作特殊规定时,均限制在尺寸公差范围内。
2、轴承孔间及轴承孔与端面的位置精度
所有轴承孔的同轴度公差等级为0.04(查文献【4】表1.5-7),
所有轴孔端面对轴心线垂直度公差等级为0.06由文献【4】查表1.5-4。
3、平面的形状和位置精度
搅拌液减速器箱体的底面B和φ150IT7孔轴线必须相互垂直,由文献【4】垂直度为0.06查表1.5~6
4、轴承孔对搅拌液减速器箱体装配基面的位置精度
搅拌液减速器箱体主轴轴承孔对搅拌液减速器箱体装配基面B和φ150IT7轴心线尺寸精度分别影响主轴轴心线与尾座套筒轴心线的等高性与同轴度。
而主轴轴心线对装配基面B的平行度误差影响主轴轴心线对导轨面的平行度,故规定主轴轴心线对装配基准面B的平行度公差为600/0.1,在垂直面内和水平面内分别只允许主轴前端向上偏和向前偏。
5、搅拌液减速器箱体轴承孔与平面的表面粗糙度
所有轴承孔表面粗糙度要求均为Ra=1.6µm,镗孔端面表面粗糙度Ra为3.2µm,其他表面粗糙度Ra为6.3µm。
2.3确定毛坯
根据零件材料HT200,确定为铸件。
并依其结构形状、尺寸大小和生产类型,毛坯的铸造方法选用金属模机器造型。
由文献【4】表2.3-11确定铸件尺寸公差等级采用CT9级。
2.4工艺规程设计
2.4.1定位基准的选择
1、选择精基准
箱体上孔与孔、孔与平面及平面与平面之间都有较高的尺寸精度和相互位置精度要求,这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系,为此,通常优先考虑“基准统一原则”,使具有相互位置精度要求的大部分加工表面的大部分工序,尽可能用同一基准定位,以避免因基准转换过多而带来的误差积累,有利于保证箱体主要表面的相互位置精度;并且,由于多道工序采用同一基准,使所用的夹具具有相似的结构形式,可减少夹具设计与制造的工作量,对加速生产准备工作,降低成本也是有益的。
对于减速器箱体精基准的选择有以下两种:
方案Ⅰ:
以装配基面为精基准
减速器箱体的底面和导右端面是主轴轴承孔的设计基准,也是减速器箱部件安装时的装配基准,它与箱体各主要孔、端面、侧面均有直接的位置关系。
以底面和右端面为统一的定位基准加工上述表面时,不仅符合设计基准与工艺基准重合的原则,消除了基准不重合的误差,有利于保证各表面间的位置精度,而且在加工各孔时,箱口向上,便于刀具的安装与调整,更换导向套、孔径尺寸测量、观察加工情况和加注切削液等。
但是,当箱体中间隔壁上有较高精度的孔时,在其内部的相应部位往往设置吊架式中间导向支撑,以提高镗杆刚度,保证孔的加工精度。
而这种吊架刚性极差,安装误差较大,难于保证箱体孔系的加工精度。
而且,工件与吊架的装卸也不方便,生产率低,故本方案适用于中小批量生产。
方案Ⅱ:
以一面两孔作为基准。
在大批量生产时,床头箱体通常顶面和与该面垂直的两定位销孔作为精基准。
这样中间导向支承可固定在夹具体上,夹具结构简单,增强了刚性,工件安装方便。
但是,此方案由于设计基准与工艺基准不重合,不可避免将产生基准不重合误差。
为保证箱体加工精度,必须进行工艺换算,将设计尺寸换算到工艺尺寸上来。
并且,提高定位基面(顶面)和两定位销孔的加工精度,故在大批大量生产中需要车削床头箱体的顶面,以严格控制顶面的尺寸精度与平行度,以及顶面的平面度,并将两定位销孔经钻、扩、铰等工序,使其精度达到IT7级。
2、粗基准的选择
选择粗基准时,必须保证床头箱体的各轴承孔有足够的均匀的加工余量和加工面与非加工面的相互位置精度,故在生产中一般都选择主轴轴承孔的毛坯面和距该孔距离较远的Ⅰ轴轴承孔的毛坯而作为粗基准。
通常应满足以下几点要求:
第一,在保证各加工面均有加工余量的前提下,应使重要孔的加工余量尽可能均匀;第二,装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够的间隙;第三,注意保持箱体必要的外形尺寸。
为了满足要求,一般宜选箱体重要孔的毛坯孔作为粗基准,床头箱中以主轴孔和距主轴孔较远的Ⅰ轴孔为粗基准先加工顶面。
大批大量生产时,毛坯的精度较高,可直接以主轴孔和Ⅰ轴孔在夹具上定位。
2.4.2加工方法的选择
(1)平面的加工方法
减速器箱体的主要平面的粗糙度Ra3.2,宜采用粗铣(车)—精铣(车)—刮。
根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度,查文献【4】,表2.2-24和表2.2-25选择零件主要表面的加工方法与方案如下:
(2)端面的加工方法:
①底面B(由于底面B为精基准),表面粗糙度为Ra3.2,采用粗车(表面粗糙度为6.3µm)—精车(3.2µm)。
②右端面采用粗铣(表面粗糙度为6.3µm)—半精铣(3.2µm)
③孔φ90IT7、φ150IT7、φ297IT7端面宜采用刮端面(在保证粗糙度要求的前提下,提高加工效率)
(2)孔系的加工方法:
各种加工方法可达到的公差等级,由文献【3】,表2-16查得。
①加工中直径大于40的孔,采用粗镗——精镗的工序。
②加工中直径小于40的孔,采用钻。
2.4.3确定加工工艺路线
(1)拟订方案由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定,现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则,初步拟定两种工艺过程方案。
如表2-2:
方案Ⅰ
表2-2
大批量生产搅拌机减速器箱体加工工艺过程1
序号
工序内容
备注
定位基准
10
铸造
20
时效
30
车底面及端面
立式车床
顶面铸孔
φ297IT7
40
钻底面安装孔及定位孔
摇臂钻床
钻模
50
三面粗镗及刮端面
组合镗床
底面、定位孔
60
三面精镗
组合镗床
底面、定位孔
70
钻12-M10底孔、M14x1.5透气底孔及2-M16起吊螺纹孔底孔
组合钻床
底面、定位孔
80
对钻8-M10螺纹底孔及8-M8螺纹底孔
组合钻床
底面孔φ150IT7
90
对钻6-M10螺纹孔
组合钻床
蜗杆孔
φ90IT7
100
12-M10、M14x1.5及2-M16起吊螺纹孔
组合钻床
底面、定位孔
110
对攻8-M10螺纹孔及8-M8螺纹孔
组合钻床
底面孔φ150IT7
120
对攻6-M10螺纹孔
组合钻床
蜗杆孔
φ90IT7IT7
130
铣M14x1.5出油孔端面M27x1.5窥油孔端面
卧式铣床
底面、定位孔
140
钻M14x1.5出油孔M27x1.5窥油孔
摇臂钻床
钻模
150
攻M14x1.5出油孔M27x1.5窥油孔
摇臂钻床
钻模
160
去毛刺
170
打压
180
酸洗
190
检查
200
涂油入库
表2-3方案Ⅱ
大批量生产搅拌机减速器箱体加工工艺过程2
序号
工序内容
备注
定位基准
10
铸造
20
时效
30
车底面及端面
立式车床
顶面铸孔
φ297IT7
40
铣右端面(基准面)
卧式铣床
底面
50
三面粗镗及刮端面
组合镗床
底面、右端面
60
三面精镗
组合镗床
底面、右端面
70
铣两小端面(即铣蜗杆孔两端面)
组合铣床
底面、右端面
80
钻12-M10底孔、M14x1.5透气底孔
及2-M16起吊螺纹孔底孔
组合钻床
底面、右端面
90
对钻8xM10螺纹底孔及8xM8螺纹底孔
组合钻床
底面孔φ150IT7
100
12-M10、M14x1.5及2-M16起吊螺纹孔
组合钻床
底面、右端面
110
对攻8-M10螺纹孔及8-M8螺纹孔
组合钻床
底面孔φ150IT7
120
对攻6-M10螺纹孔
组合钻床
蜗杆孔
φ90IT7
130
铣M14x1.5出油孔端面M27x1.5窥油孔端面
卧式铣床
底面、右端面
140
钻M14x1.5出油孔M27x1.5窥油孔
摇臂钻床
钻模
150
攻M14x1.5出油孔M27x1.5窥油孔
摇臂钻床
钻模
160
钻底面安装孔及定位孔
摇臂钻床
钻模
170
去毛刺
180
打压
190
酸洗
200
检查
210
涂油入库
(2)方案论证两种方案的区别主要在工序30以后
方案Ⅰ的优点在于:
①粗精加工划分为明确的加工阶段,各表面加工互不影响,精度逐渐提高,有利于保证表面加工质量,②一面两销定位有利于选用合适的切削用量。
方案Ⅱ该方案的明显弊端是工序50、60其内部的相应部位孔加工精度要求高,难于保证箱体孔系的加工精度。
2.5选择加工设备和工艺设备
2.5.1选择机床
考虑到大批生产,尽量选高效机床
(1)、工序30为底面B的加工,特点是为下面的定位加工出定位平面,用立式车床加工很方便,用内嵌式在φ297IT7铸孔定位。
(2)、工序40、70、80、90、100、110、120、140、160为各种螺栓孔的加工,以底面B为定位基准,用摇臂钻床和组合钻床,工序40为工艺孔4-φ22的加工四个工艺孔为以下的加工作为定位,用摇臂钻床配以钻模加工出。
(3)、工序130为M14x1.5出油孔端面M27x1.5窥油孔端面的加工,以底面B及底面φ150IT7孔为定位基准,由于平面为小面积的加工,所以用普通铣床即可。
(4)、工序50、60为各主轴孔、横向孔的加工,由于是大批孔的加工,所以采用组合镗床。
2.5.2选择夹具
工序40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150采用专用夹具,工序30采用三爪卡盘。
2.5.3选择刀具
(1)、在卧式铣床、组合铣床上加工的工序,均选用由文献【4】P1067GB1129-85选择镶齿套式面铣刀(端铣刀)B类Φ200L:
45d:
50齿数为20,材料选择:
YG6硬质合金。
(2)、在摇臂钻床、组合钻床上,由于孔系采用钻,螺纹孔采用钻、攻丝,所以选用由文献【4】P1031表GB10946-89和GB1438-85锥柄麻花钻硬质合金锥柄麻花钻,选用各种钻头,由文献【4】P1101表4.6-4,细柄机用手攻丝锥选用各种螺纹刀。
(3)、在组合镗床上由文献【4】表4.3-63镗刀系列,选择镗通孔Φf=
10°镗刀。
2.5.4选择量具
按计量器具的不确定度选择量具:
镗孔、刮端面、钻孔,均可用分度值0.02mm的游标卡尺。
2.6确定工序尺寸
2.6.1径向工序尺寸
径向各圆柱表面加工时的工艺基准与设计基准重合。
前面根据资料已初定工件各面的总加工余量,现依据文献【5】,表2-7孔的基本偏差数值确定等级,下偏差为0;由文献【5】,表2-4标准公差数值确定公差;由文献【4】第二篇机械加工工艺,确定表面加工余量,见表2-4。
表2-4
加工表面
加工内容
加工余量mm
精度等级
工序尺寸
表面粗糙Ra(µm)
工序余量
最小
最大
Ф90IT7
铸件
4
CT9
Ф86±1.1
精镗
0.15
IT7
Ф900+0.03
1.6
0.03
0.18
粗镗
3.85
IT10
Ф89.850+0.12
6.3
2.75
5.07
Ф150IT7
铸件
4
CT9
Ф146±1.1
精镗
0.15
IT7
Ф1500+0.04
1.6
0.03
0.19
粗镗
3.85
IT10
Ф149.850+0.12
6.3
2.75
5.07
Ф297IT7
铸件
4
CT9
Ф293±1.1
精镗
0.15
IT7
Ф2970+0.05
1.6
0.03
0.20
粗镗
3.85
IT10
Ф296.850+0.12
6.3
2.75
5.07
8-M8
攻丝
1.353
IT7
Ф80+0.015
钻
6.647
IT10
Ф6.6470+0.09
6.3
1.344
1.368
2-M16
攻丝
2.165
Ф160+0.018
钻
13.835
IT10
Ф13.8350+0.11
6.3
2.055
2.183
8-M10
攻丝
1.624
Ф100+0.015
钻
8.376
IT10
Ф8.3760+0.09
6.3
1.534
1.639
12-M10
攻丝
1.624
Ф100+0.015
钻
8.376
IT10
Ф8.3760+0.09
6.3
1.534
1.639
6-M10
攻丝
1.624
Ф100+0.015
钻
8.376
IT10
Ф8.3760+0.09
6.3
1.534
1.639
M27x1.5
攻丝
4.119
Ф270+0.015
钻
22.881
IT10
Ф22.8810+0.09
6.3
4.110
4.134
M14x1.5
攻丝
2.234
Ф140+0.015
钻
11.766
IT10
Ф11.7660+0.09
6.3
2.225
2.249
2.6.2轴向工序尺寸
轴向各端面加工,由于没有尺寸、位置相互限制,所以没有复杂的尺寸链。
加工工序尺寸的制定见附表2-5。
表2-5
工序号
工序内容
基本余量mm
经济精度
工序尺寸mm
表面粗糙Ra(µm)
工序余量
最小
最大
30
铸件
4
CT9
29±0.9
4
CT9
232.5±1.8
半精车
1.5
IT8
228.5±0.036
3.2
1.367
1.631
粗车
4
IT10
25±0.042
6.3
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