某壳体零件加工工艺规程及夹具设计.docx

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某壳体零件加工工艺规程及夹具设计

密级

学号

B1002

系别

机电信息系

题目：

某壳体零件加工工艺规程

及夹具设计

学生姓名：

指导教师：

学科专业：

机械设计制造及其自动化

学科类别：

工学

2014年06月

毕业设计（论文）任务书

系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班B100201姓名学号

1.毕业设计（论文）题目：

某壳体零件加工工艺规程及夹具设计

2.题目背景和意义：

机械制造工艺对产品的质量控制起着重要作用，夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。

工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质，本课题的目的是通过完成毕业设计，使学生掌握机械加工的流程，对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义。

3.设计（论文）的主要内容（理工科含技术指标）：

（1）查阅与本课题相关的文献资料（至少2~3篇外文）。

（2）对零件图进行工艺分析，绘制零件的二维和三维图。

（3）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。

（4）拟定零件的加工工艺规程，确定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，定位基准和装夹方式等。

（5）填写机械加工工艺过程卡片、工序卡片。

（6）设计指定1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等；（7）绘制各夹具的装配图；要求各夹具设计合理，符合工程实际；（8）撰写设计说明书。

主要技术指标：

年产量5000件/年。

各零件的具体参数见所给参考图纸。

4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：

1-3周明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，进行零件图的三维造型设计，撰写开题报告4-6周完成外文翻译；进行工艺规程方案设计7-8周填写工艺文件，完成中期答辩9-10周各夹具的设计计算，定位分析，设计中存在的问题。

11-12周绘制各夹具的三维装配图、部分零件工程图。

13-14周编写设计说明书，总体修改。

15周：

答辩设计地点为学校

5.毕业设计（论文）的工作量要求说明书两万字图纸若干张

①实验（时数）*或实习（天数）：

设计时间15周

②图纸（幅面和张数）*：

零件图若干张，工艺卡片一套，夹具装配图A22张

③其他要求：

参考文献不少于15篇（其中外文不少于3篇），外文翻译3000字以上，外文原文必须是PDF格式。

指导教师签名：

年月日

学生签名：

年月日

系主任审批：

年月日

某壳体零件加工工艺规程及夹具设计

摘要

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与毛坯的尺寸，得出零件的加工工艺过程，接着再计算各工序的切削用量以及工时。

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，确保夹具可以安全的工作。

关键词：

壳体；工艺分析；车床夹具；钻床夹具；

ProcessPlanningandFixtureDesignofTheShellParts

Abstract

Thisdesignisaprocessdesignandfixturedesignoftheshell.Thissectionisashellofsupportingandembracingtransmissionmechanism.Inthedesign,itshouldfirstprocessthestructuralandindustrialanalysisofthesection,andthendeterminethecoarsebenchmark,finebenchmark,machiningallowanceandblanksizeofthesectiontoobtaintheprocessofthepartsmaking.Afterthatitcalculatedthecuttingdosagesofeveryprocessandtheproductiontime.

Inaddition,thisdesigninvolvedasetofspecialmillingfixtureandasetofspecialdrillpressfixture.First,itidentifiedtheappropriatelocatingdatum,choseclipspecific.Thenitchosepositioningcomponents,clampingcomponent,andsoon.Itshouldalsocalculatethepositioningerror,clampingforce,cuttingforceandthenanalyzetherationalityofthefixturetoensurethatthefixturecanworksafely.

KeyWords:

Shell;Processanalysis;Thelathefixture;Drilljig;

1绪论

1.1课题的提出原因

机械制造工艺对产品的质量控制起着重要作用，夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置[1]，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。

工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质，本课题的目的是通过完成毕业设计，使学生掌握机械加工的流程，对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义。

随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备[2]。

机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛。

归纳起来有以下几个方面的作用：

保证工件的加工精度，稳定产品质量；提高劳动生产率和降低加工成本；改善工人劳动条件；在流水线生产中，便于平衡生产节拍[3]。

机床夹具分类：

a.专用夹具：

专用夹具是针对某一种工作的一定工序而专门设计的。

因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。

因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，但这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长[4]，制造费用也较高。

b.可调式夹具：

它的特点是加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工相似的多种零件。

c.专门化拼装夹具：

专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。

从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具[5]，因此这类夹具又具有专门夹具的优点。

d.自动化生产用夹具：

自动化生产用夹具主要是自动线上所使用的夹具。

基本上分为两类：

一类是固定式夹具；一类是随行夹具。

1.2课题的主要内容

（1）查阅与本课题相关的文献资料（至少2~3篇外文）

（2）对零件图进行工艺分析，绘制零件的二维和三维图。

（3）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。

（4）拟定零件的加工工艺规程，确定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，定位基准和装夹方式等。

（5）填写机械加工工艺过程卡片、工序卡片。

（6）设计指定1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等。

（7）绘制各夹具的装配图；要求各夹具设计合理，符合工程实际。

（8）撰写设计说明书

1.3课题的构思

在做铣夹具和钻夹具的过程中，首先要分析壳体零件图及加工的技术要求，其次考虑毛坯的选择，再者要考虑制定机械加工工艺过程中一些关键问题，像基准的选择、零件表面加工方法的选择、加工顺序的安排和组合、加工路线的拟定等等都需要了解大量的资料后精心加以选择和确定，最后结合实际情况设计出方便实用且经济的夹具。

1.4本人所完成的工作量

壳体零件的三维造型及零件图，以及工序过程卡，一套钻夹具装配图及零件图，一套铣夹具装配图及零件图，全部零件的三维造型图及装配图。

2零件的工艺设计

2.1零件的功用及工艺分析

2.1.1零件的功用

题目所给的零件是壳体零件，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[6]，其三维形状以及零件图如下：

三维模型如下：

图2.1三维模型图

二维零件图如图2.2所示。

零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件结构比较复杂。

2.1.2零件的工艺分析

在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为机械加工工艺系统[7]。

图2.2所示壳体较为复杂，主要由上部的本体、下部的安装底板以及左面的凸块组成。

除了凸块外，本体及底板基本上是回转体。

顶部有φ30H7的通孔，φ12的盲孔和M6的螺孔；底部有φ48H7与本体上φ30H7通孔相连接的台阶孔，底板上还锪平4-φ16的安装孔4-φ7。

结合主、俯、左3个视图看，左侧为带凹槽T形凸块，在凹槽的左端面上有φ12、φ8的阶梯孔，与顶部φ12的圆柱孔相通；在这个台阶孔的上方和下方，分别有一个螺孔M6。

在凸块前方的圆柱形凸缘（从外径φ30可以看出）上，有φ20、φ12的阶梯孔，向后与顶部φ12的圆柱孔贯通通。

从采用局部剖视的左视图和C向视图可看出：

顶部有6个安装孔φ7，并在它们的下端分别平成φ14的平面。

再看表面粗糙度，除主要的圆柱孔φ30H7、φ48H7为Ra6.3外，加工面大部分为Ra25,少数是Ra12.5；其余的仍为铸件表面。

由此可见，该零件对表面粗糙度要求不高。

通过以上分析得出：

零件的加工要素较多，合理的加工工艺规程和夹具设计是提高加工效率，保证加工质量的关键。

图2.2壳体零件图

2.2工艺规程的设计

2.2.1确定生产类型

a.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2.1。

N=Qn（1+a%）（1+b%）（2.1）

式中：

·N——零件的年产量（件/年）；

·Q——产品的年产量（台/年）；

·n——每台产品中该零件的数量（件/台）；

·a%——该零件的备品率（备品百分率）；

·b%——该零件的废品率

由生产任务得：

Q=8000,n=1，a%=5%，b%=1%代入公式计算，

N=Qn（1+a%）（1+b%）=10605

b.确定生产类型：

壳体生产纲领为10605件，属于大批量生产。

2.2.2确定毛坯的制造形式

零件毛坯的材料选择ZL102[8]，壳体类零件毛坯制造方法和箱体类零件类似，一种是采用铸造成型，另一种是采用焊接成型。

由于壳体和箱体类零件形状不规则[9]，总体来说较为复杂，而简单铝硅合金ZL102具有成型容易，可加工性良好，并且可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件。

考虑到加工成本、时间等经济效益，选用砂型机器造型。

2.2.3基准的选择

选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。

定位基准是加工中使工件在夹具上占有正确位置所采用的基准[10]。

它的选择不仅影响着加工精度，而且与加工工序的确定是密切相关的。

根