壳体零件的加工工艺及夹具设计.docx

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壳体零件的加工工艺及夹具设计

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目

壳体零件的加工工艺及夹具设计

学生姓名

学号

院系

机电系

专业

机械制造及自动化

班级

指导教师

顾问教师

二〇一四年九月

摘要

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。

本设计是一种壳体的工艺设计和夹具设计。

该零件是一种支承和包容传动机构的壳体零件。

设计中先进行零件的结构和工艺分析，确定粗基准和精基准以及零件的加工余量及毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量。

除此之外，还设计了一套专用车床夹具和专用钻床夹具。

首先确定合适的定位基准，设计夹具体，再选择定位元件、夹紧元件等部件。

然后计算出定位误差、夹紧力以及切削力，分析夹具的合理性。

关键词：

壳体；加工工艺分析；车床夹具；钻床夹具；

Abstract

Machiningprocessistoachieveproductdesign, productqualityassurance,saveenergy, reduceconsumptionoftheimportantmeans. Thisdesignis aprocessdesignandfixturedesign. Thispart isashell ofsupportingandembracingtransmissionmechanism. Analysisofthestructureand partsoftheprocess to design, determinethecoarseandfinereferencebaseandmachiningallowanceandblanksize,processtheparts,thencalculatetheamountofcuttingprocess.

Inaddition, wealsodesigneda setofspecial lathe fixtureandspecial fixturefordrillingmachine. First, determinetheappropriate location, design specificfolders, andthenselectthe positioningelement, clampingelement etc.. Thencalculatethepositioningerror, theclampingforce andcuttingforce, rationalityanalysisof fixture.

Keywords:

Shell;Themachiningprocessanalysis;Turningattachment;Drilljig;

第一章绪论

1.1壳体零件的作用

壳体是一种起支撑、连接其他零件和承受负荷的零件。

通过底面孔和上端面的孔、螺纹孔，侧面的螺纹孔来及管道、其他壳体等零件连接在一起，并使这些零件之间保持正确的位置关系,通过壳体的孔进行液体或气体的传输。

1.2壳体零件的加工方法

在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。

由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

1.3壳体零件的生产类型

零件的生产纲领：

根据机械设计制作工艺及机床夹具公式：

N = QN（1+a）（1+B）         

说明：

式中N：

零件生产纲领。

Q：

产品的生产纲领 

n ：

每一产品包含该零件的数量 

a :

 零件的备用率一般情况下a = 4%。

B :

 零件的平均废品率：

取B=1%。

 所以，4000 = Q×1（1+4%）（1+1%）        Q=3808件 

根据机械制造工艺及机床夹具表1-3，可查得此零件生产为中批生产。

第二章零件的工艺设计

2.1零件的功用及工艺分析

2.1.1零件的功用

壳体零件，即某种产品的外壳，主要作用是用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位和密封作用，其三维形状以及零件图如下：

三维模型如下：

图2.1.1

（1）三维模型图

二维零件图如下：

图2.1.1

（2）壳体零件图

零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件结构比较复

2.2.2零件的工艺分析

壳体零件共有两组加工表面，它们相互间有一定的加工要求。

现分述如下:

（1）以φ20mm孔中心轴线为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

两个直径φ50mm的外圆端面，两个直径为φ90mm的外圆端面及倒角，还有8个φ15mm的通孔，其中，主要加工表面为8个φ15mm的通孔。

（2）以φ18mm孔中心轴线为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

一个φ50mm的外圆端面，一个mm的孔，一个1:

7梯形孔以及退刀槽。

这两组加工表面之间有着一定的加工要求，主要是：

mm孔的粗糙度要求是6.3；

1:

7梯形孔的粗糙度要求是1.6；

其余各面及孔的粗糙度要求是12.5。

2.2工艺规程的设计

2.2.1确定生产类型

（1）确定生产纲领：

机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。

机械产品的生产纲领除了该产品在计划期内的产量以外，还应包括一定的备品率和平均废品率，其计算公式为2.2.1。

（2.2.1）

式中n为零件计划期内的产量；为备品率；平均废品率。

由生产任务得：

,，代入公式计算，

（2）确定生产类型：

最终传动箱壳体长110mm，宽80mm，高100mm，属于中型零件，壳体生产纲领为108件，属于小批量生产。

2.2.2确定毛坯的制造形式

毛坯的铸造方法：

由上文可知，该壳体属于小批量生产，对于毛坯制造宜采用金属模机器造型、模锻、压力铸造等。

本次采用金属模机器造型，这种铸造方法的特点是铸件内部组织致密，机械性能较高，单位面积的产量高，适用于泵体、泵盖、壳体、减速箱体、汽缸头等中、小型铸件。

毛坯的材料是HT200。

2.2.3基准的选择

（一）粗基准的选择原则：

粗基准影响：

位置精度、各加工表面的余量大小。

重点考虑：

如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合标准,一般不得重复使用的原则,在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。

（二）精基准的选择：

重点考虑：

如何较少误差，提高定位精度。

（1） 合理分配加工余量的原则 

a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：

如外圆加工以轴线为基准； 

b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面； 在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。

由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。

（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。

当零件上有几个不加工表面时，应选择及加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。

选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。

根据以上选择的原则，我们就可以φ20孔和φ50右端面定位，用可调辅助支承φ90外圆并找正φ20外圆母线。

精基准选择φ20孔轴线,这样可以便于在一次装夹中车左右端面，完成所需零件形状的加工，所以精基准选择φ20mm孔轴心线。

2.2.4工序的合理组合

确定加工方法以后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。

确定工序数有两种基本原则可供选择。

（1）工序分散原则  

 工序多，工艺过程长，每个工序所含的加工内容很少，极端境况下每个工序只有一个工步，所使用的工艺设备及装备比较简单，易于调整和掌握，有利于选用合理的切削用量，减少基本时间，设备数量多，生产面积大。

（2）工序集中原则 

零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成，每个工序的内容和工步都较多，有利于采用高效的数控机床，生产计划和生产组织工作得到简化，生产面积和操作工人数量减少，工件装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证，设备、工装投资大，调整、维护复杂，生产准备工作量大。

批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则，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。

2.2.5制定工艺路线

加工工艺路线制定的原则：

1、首先要加工基准面就是指零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。

称为“基准先行”。

　2、然后划分加工阶段,一般加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。

主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。

3、接着先孔后面,就是指对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。

这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。

4、最后就是关于主要表面的光整加工，这个应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

根据以上分析制定的工艺路线如下（如图2.1.1

（2）及2.3所示）：

工艺路线：

（1）工艺路线方案一：

工序1：

铸造毛坯。

工序2：

时效处理。

工序3：

划线。

工序4：

粗铣左右φ50mm端面。

工序5：

粗车φ90mm外圆端面并倒角C2。

工序6：

钻八个φ15mm孔。

工序7：

粗铣顶面φ50mm面。

工序8：

钻、扩φ36mm孔。

工序9：

镗梯形孔及退刀槽。

工序10：

粗铰梯形孔。

工序11：

钻M8mm底孔φ6.7mm。

工序12：

攻螺纹M8。

工序13：

去毛刺。

工序14：

清洗。

工序15：

检验。

工序16：

入库。

（2）工艺路线方案二：

工序1：

铸造毛坯。

工序2：

时效处理。

工序3：

划线。

工序4：

粗铣左右φ50mm端面。

工序5：

粗铣顶面φ50mm面。

工序6：

粗车φ90mm外圆端面并倒角C2。

工序7：

钻八个φ15mm孔。

工序8：

镗φ36mm孔。

工序9：

镗梯形孔及退刀槽。

工序10：

粗铰梯形孔。

工序11：

钻M8mm底孔φ6.7mm。

工序12：

攻螺纹M8。

工序13：

去毛刺。

工序14：

清洗。

工序15：

检验。

工序16：

入库。

（3）工艺方案比较及分析

上述两个工艺方案的特点在于：

方案一是先加工以φ18mm孔为中心的一组表面，然后以此为基准加工八个φ15mm孔；而方案二则先完成所有面的