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    连杆盖加工工艺及夹具设计 1 课题研究的目的和意义 连杆盖主要零件加工工艺及夹具设计是本人在基本完成大学的学习任务后完成的一次由理论转化为实际生产的一个过程,将我在大学期间学习到的东西全部整合到一起运用到实践当中去,使本人对自己所学的专业知识,专业技能,和专业所从事的方向有了更深层次的学习与了解,为我以后的工作打下基础?;导庸すひ罩饕鞘迪植返纳杓?,保证产品质量,节约能源,降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,生产安全,技术检测和健全劳动组织的重要依据。然而夹具在制造系统中也是一个非常重要的组成部分,好的夹具可以提高劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本,还可以扩大机床的使用范围,而这个连杆盖主要零件的精度,材料的好坏,加工的工艺将直接影响到发动机的使用效率和寿命,所以本次设计要实现产品的设计,保证产品质量还要在保证产品加工精度的同时提高生产率,节约成本。 2 国内外研究现状 2.1国外研究现状 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物,从英国莫里斯的“工艺美术运动”,到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广,工业设计经过了酝酿,探索,形成,发展百余年的历史沧桑。时至今日,工业设计已成为一门独立的专业学科,并且有一套完整的研究体系。 1980 年国际工业设计协会理事会(ICSID)给工业作了明确定义“就批量生产的工业产品而言,凭借训练,技术知识,经验及视觉感受,而预示材料、结构、构 造、形态、色彩、表面加工,装饰以新的品质和规格,叫做工业设计。根据当时的具体情况,工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作,而且 需要工业设计师对包装、宣传、展示,市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时,这也属于工业设计的范畴”。 材料、结构、 工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。从设计美学的观点看,技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能” 作用,只要善于应用材料的特性,予以相应的结构形式和适当的加工工艺,就能够创造出实用,美观,经济的产品,即在产品中发挥技术潜在的“功能”。 任 何设计都是时代的产物,它的不同的面貌,不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来 新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化。 2.2 国内研究现状 改革开放以来,随着中国与世界的接轨,中国不断的引进了西方先进的加工技术,而且随着世界科技的飞速发展,数控机床,加工中心,柔性制造单元,柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用,使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快,产品需求的多样化,是制造业面临巨大挑战,特别像连杆盖主要零件这种不规则零件就出现了重大问题,现阶段连杆盖主要零件零件加工还打不到自动化加工,它的工艺好需要人工画线的方法来保证,而零件的装夹也是通过人工来完成的,所以现阶段我国对连杆盖主要零件这种不规则零件的加工的效率还是比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹,定位,刀具的引导定位为夹具的装夹和定位,随着数字化加工设备的扩大化,已经将夹具的引导刀具功能完全替代,给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。 近年来,机械制造工艺有着飞速的发展。比如,应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂,往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域,其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来,虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究,并取得了卓越的理论成就,但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此,目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律,以便实际应用,但还缺乏系统性。受其限制,目前特种加工 的工艺参数只能凭经验选取,还难以实现最优化和自动化,例如,电火花成形电极的沉入式 加工工艺,它在占电火花成形机床总数95以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其CAD、CAPP和CAM原理开展了一些研究,并取得了一些成果,但由于工艺数据的缺乏,仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系统问世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展,人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型,并得到了初步 的成果。因此,通过实验建模,将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来,建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟,应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。 同时,在机械加工过程中,夹具占有非常重要的地位,它可靠地保证了工件的加工精度,提高了加工效率,减轻了劳动的强度,夹具的设计过程中,应深入生产实际,(对工件的图纸,工艺文件,生产纲领等分析),精心调查研究,吸取国内外的先进技术,制订出合理的设计方案。 我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。 目前中国制造业发展迅猛,以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件,导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增,加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上,因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然,在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案,如??榛?、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案,使用高性能的液压夹具都显得尤为重要,现在,柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用,使得发动机零件的加工变得越来越柔性化,具体情况取决于每个加工项目的产量配额 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省9095的时间,缩小了生产循环周期,从而增加了产量也就意味着降低了成本。 当加工一长型铝合金零件时,刀具通过时旋转油缸可快速让开,刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微。 夹具是机械加工不可缺少的部件,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、???、组合、通用、经济的方向发展 3 设计思路 通过网络、期刊、教材、厂家资料及国内外相关文献查阅。根据要求完成对连杆盖主要零件加工工艺和夹具设计系统设计。完成设计图纸的绘制并进行相关校核工作,完成设计说明书的编写。 、连杆盖主要零件加工工艺 1、 制订连杆盖主要零件加工工艺规程,关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中,我们必须要认真分析零件图,了解其连杆盖主要零件零件的结构特点和相关的技术要求,对连杆盖主要零件零件的每一个细节,都应仔细的分析,如连杆盖主要零件加工表面的平行度、粗糙度、垂直度,特别是要注意连杆盖主要零件零件各孔系自身精度(同连杆盖主要零件度、圆度、粗糙度等)和它们的相互位置精度(连杆盖主要零件线之间的平行度、垂直度以及连杆盖主要零件线与平面之间的平行度、垂直度等要求),连杆盖主要零件零件的尺寸是整个零件加工的关键,必须弄清连杆盖主要零件零件的每一个尺寸?;嬷屏慵际且桓鲋氐?,同时因为连杆盖主要零件零件比较复杂,所以也是一个难点。我们采用autoCAD软件绘制零件图,一方面增加我们对零件的了解认识,另一方面增加我们对autoCAD软件的熟悉。 工序的划分 确定加工顺序和工序内容,安排工序的集中和分散程度,划分工序阶段,这项工作与生产纲领有密切关系,具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数;如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则,批量大时即可按工序分散原则,组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备,按工序集中原则组织生产。 2、夹具设计可能遇到的问题 工件定位是否正确,定位精度是否满足要求,工件夹紧牢固是否可靠等等。 工件在夹具中的定位精度,主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关,可提高夹具的制造精度,减少配合间隙,就能提高夹具在机床上的定位精度,夹具中出现过定位时,可通过撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重复自由度的能力,增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠,但夹紧力不可过大,以免工件或夹具产生过大变形??刹捎枚嗟慵薪艋蛟诠ぜ中员∪醪课话卜攀实钡母ㄖС?。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析,结合一些夹具的具体设计事例,查阅相关的夹具设计资料,联系在工厂看到的一些连杆盖主要零件零件加工的夹具来解决这些问题. 上述即为遇到困难的解决措施 3、 本课题拟采用的研究手段(途径)和可行性分析 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段(途径),本课题包括两方面内容 连杆盖主要零件加工工艺的设计和夹具设计 制定工艺规程的研究途径和可行性分析 毛坯的选择 根据生产纲领和零件结构选择毛坯,毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率,以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材,则按其标准确定尺寸规格,并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。拟订工艺路线 表示零件的加工顺序及加工方法,分出工序,安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发,理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案,进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额 查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前,对单件小批量生产不规定切削用量,而是由操作工人根据经验自行选定,但对于自动线和流水线,为保证生产的节拍,必须规定切削用量,并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展,工艺的改进,新工艺,新技术的不断出现,工时定额应进行相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾,但只要把它们处理好,就会成为一个统一体。在三个要求中,质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标,质量不能保证,根本谈不上数量;质量和生产率之间是密切联系的,在保证质量的前提下,应该不断地最大限度地提高生产率,满足生产量的要求。如果两者矛盾,则生产率要服从于质量,应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下,应尽可能的节约耗费,减少投资,降低制造成本,这就是经济性。 因此,连杆盖主要零件的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一,达到经济合理及可行的最优方案。 夹具设计的研究途径和可行性分析 连杆盖主要零件、铣、钻等工序使用的专用夹具,此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。 夹具设计最关键是要求对工件定位正确,且满足定位精度要求。为了解决此问题,首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度,那么可以提高夹具的制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外,选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应,夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度,从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 课题研究的主要方法 (1) 搜集资料,了解并掌握连杆盖主要零件加工工艺结构和工作原理。 (2) 确定设计大体思路,撰写开题报告,要求完成具体的设计内容及计算。 (3) 根据设计任务书的要求,熟悉相关软件AutoCAD,确定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果,进行相关设计及计算。 (4) 对所设计夹具设计相关校核,准备相关资料。 (5) 对设计说明书初稿进行相关格式修改,对设计图纸并进行修改。 研究过程中的主要问题和解决的方法 4 工作进度与安排 2.153.15 理解和消化课题内容,完成课题的调研、开题报告、翻译、文献综的撰写等; 3.164.01 完成连杆盖主要零件的工艺工装设计与优化方案; 4.024.15 完成连杆盖主要零件的工艺工装设计与优化参数计算; 4.164.20 完成连杆盖主要零件的工艺工装设计与优化各元件设计; 4.215.15 连杆盖主要零件的工艺工装装配图和主要零件图设计; 5.165.31 完成论文的撰写和答辩准备工作。 参考文献 [1] 于勇. 我国机械制造技术的现状及发展方向[J]. 山西焦煤科技 ,2010,S1 75-76 [2] 应雷. 浅谈我国机械制造业的困境和发展战略对策[J]. 科技资讯, 2010,27 112 [3] 侯志楠. 浅析机械制造技术的发展历程、现状及趋势[J]. 2010/20 [4] 濮良贵,纪名刚. 机械设计[M] .高等教育出版社,2006 [5] 黎震,朱江峰. 先进制造技术[M] . 北京理工大学出版,2009 [6] 郑修本. 机械制造工艺学[M] . 北京机械工业出版社,2007 [7] 徐鸿本. 机床夹具设计手册[M].辽宁辽宁科学技术出版社,2004 [8] 闻邦椿. 机械设计手册(第5版)第1卷 机械工业出版社, 2010 [9] 张捷. 机械制造技术基础[M] . 西南交通大学出版社 ,2006 [10]卢秉桓. 机械制造基础[M] .北京机械工业出版社,2008 [11] 王先逵. 机械制造工艺学[M] .北京机械工业出版社,2004 [12] Handbook of Machine Tools Manfred weck[J] ,2005 [13]Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME[J],2006 6
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     摘  要

       

       我设计的是基于连杆盖零件的加工工艺和自设计一些工序的专用夹具设计。平面及孔系是这个零件的主要加工表面。通常情况下是这样做的。平面的加工精度要比孔系的加工精度更加容易掌控制。由此我们可以得出。我的设计按先面后孔的顺序?;佳≡褚粤烁堑氖淙胫岷褪涑鲋岬闹С锌鬃魑只?。以底面与两个工艺孔作为精基准。我在此采用坐标法镗孔对支承孔系作出加工。组合机床贯穿于设计的整个加工性过程。我选用的专用夹具,它的结构可以不必自锁,由此我们可以得出生产效率较高,我的设计适合大数量、流水线上的加工。

       

    关键词:连杆盖类零件;工艺;夹具;


       

        ABSTRACT

       My design is the chemical pipe parts machining process and special fixture design process design based on self. The plane and a series of hole is the main processing surface of the part. As is usually the case to do so. The accuracy of the flat surface to machining accuracy than holes easier control. We can draw. My design on the surface after the first hole sequence. Datum selection to the supporting hole seat angle gear input shaft and the output shaft as a rough benchmark. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane.The bottom surface and the two holes as a precision technology base. I hereby use coordinate boring to make processing of bearing hole. Combination machine tool throughout the machining process design. Special fixture I use, its structure can not be locked, so we can get high production efficiency, I design suitable for processing large quantity, on the assembly line.

       Keywords: chemical pipe parts; technology; fixture;

      

       

    目  录

    摘  要II

    ABSTRACTIII

    第1章 机械加工工艺规程设计2

       1.1 零件的分析2

       1.1.1 零件的作用2

       1.1.2 零件的工艺分析2

       1.2 连杆盖问题和工艺过程措施3

       1.2.1 孔和平面的加工顺序3

       1.2.2 孔系加工方案选择3

       1.3 连杆盖加工定位基准的选择3

       1.3.1 粗基准的选择3

       1.3.2 精基准的选择3

       1.4 连杆盖加工主要工序安排4

       1.5 机械加工余量数值、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7

       1.6 毛坯种类的选择8

       1.7 选择加工设备和工艺装备8

       1.7.1 机床选用8

       1.7.2 选择刀具8

       1.7.3 选择量具8

       1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定8

       1.9确定切削用量及基本工时【机动时间】10

       1.10 时间给定额度计算及生产安排19

    第2章 铣结合面夹具设计21

       2.1研究原始质料21

       2.2定位基准的选择21

       2.3 切削力及夹紧分析计算21

       2.4 误差分析与计算22

       2.5 零、部件的设计与选用23

       2.5.1定位销选用23

       2.5.2 定向键与对刀装置设计24

       2.6 夹具设计及操作的简要说明25

    总 结27

    参考文献28

    致 谢29


       

        第1章 机械加工工艺规程设计

       

    1.1 零件的分析

    1.1.1 零件的作用

       题目给出的零件是连杆盖。保证各安装孔之间的中心距及平行度是它的主要作用,并保证部件正确安装。


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