模具设计与制造定位器的三维造型与加工工艺本科学位论文.docx
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模具设计与制造定位器的三维造型与加工工艺本科学位论文
B34
毕业设计（论文）
课题:
定位器的三维造型与加工工艺
专业：
模具设计与制造
班级：
**级模具设计与制造*班
学生姓名：
***
学生学号：
*****
指导教师：
***
提交日期：
成绩：
答辩日期答辩成绩
答辩教师总评成绩
课题设计要求
一、设计课题
定位器的三维造型与加工工艺
二、设计任务
1.论定位器的三维造型加工方法。
2.UG软件编程的步骤。
三、设计要求
1.结合生产实习岗位详细论述。
2.论述要清楚，内容要充实、具体、实用，资料翔实、文字流畅简练、布局合理、结构严谨，结合实际案例进行论述。
3.根据需要配置插图等支撑材料。
4.严格按“毕业设计要求及规范”撰写论文。
设计题目
指
导
教
师
综
合
阅
评
意
见
平时成绩0~20
材料成绩0~40
指导教师
摘要
机械制造普遍存在于我们生活中的各个领域，所以生活离不开机械。
本毕业设计主要介绍的是定位器的三维造型和加工工艺。
主要是运用的是我们所学的UG、CAD、公差配合等课程内容进行介绍。
首先，我们先对定位器的三维造型进行介绍，定位器的三维造型是由UG进行制作的，其目的是为了让看到我们设计的人能够完成其中的步骤，完成定位器的UG的设计。
然后，我们对常用的加工工具进行介绍，其中包括加工时需要的机床、刀具、装夹工具等，都进行了详细的介绍。
最后，我们对定位器的加工工艺进行介绍，其中我们对各个零件进行了介绍，附图，追后各零件的加工工艺卡。
关键词：
定位器，支架，CAD制图，UG，加工工艺
第一章定位器简介
1.1定位器装配图
1.1.1定位器，如下图1.1
1-定位轴2-支架3-套筒4-压簧5-盖6-螺钉7-把手
图1.1定位器
定位器安装在仪器的机箱内壁上，工作时，定位轴一端插入被固定零件的孔中。
需要变换位置时，应拉动把手7，将定位轴从该零件的孔中拉出，松开把手后，压簧4使定位复位。
第二章定位器的三维造型
2.1支架的三维造型
2.1.1模型分析
在绘制该支架零件的草图时，可以先使用【配置文件】和【约束】工具，绘制支架外轮廓；然后用【自动判断尺寸】工具，定圆、外轮廓和圆弧的形状和大小。
2.1.2建立零件
新建文件“E:
\NX_Model\2\study\location.prt”.
2.1.3设置草图工作图层
选择【格式】|【图层设置】命令，出现【图层设置】对话框，设置第21层为草图工作层。
2.1.4新建草图
单机【特征】工具栏中的【草图】按钮
，出现【创建草图】对话框，在【平面方法】下拉列表中选择X、Z平面，单击【创建草图】对话框中的【确定】按钮，进入草图环境，草图生成器自动使视图朝向草图平面，并启动【轮廓】命令。
2.1.5命名草图
在【完成草图】组合框中输入“SKT_21_Fixed”。
2.1.6绘制草图
（1）绘制支架外轮廓，使用【草图曲线】工具栏中的曲线功能，创建基本支架轮廓；接着使用【草图约束】工具栏上的【约束】工具栏添加几何尺寸约束，使【草图约束】工具栏上的【尺寸】工具添加尺寸约束如图2.2.1。
（2）草图都显示【已完全约束】时单击【完成草图】按键
。
图2.2.1绘制支架外轮廓
（3）草图的拉伸
选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令，出现【拉伸】对话框；在自动出现的【选择意图】工具栏的【曲线规则】下拉列表框中选择【相连曲线】选项。
在【截面】组中激活【选择曲线】选项，在绘图区选择支架轮廓曲线。
在【极限】组中，从【结束】下拉列表框中选择【对称值】选项，在【距离】文本框中输入“32”；在【布尔】组中，从【布尔】下拉列表框中选择【无】选项，如图2.2.2所示单击【确定】按钮。
图2.2.2支架轮廓拉伸
（4）选择【插入】|【设计特征】|【倒斜角】命令，出现【倒斜角】对话框；在【边】组中激活【选择边】选项，选择一条边，在【偏置】组中，从【横截面】下拉列表框中选择【偏置和角度】选项，在【距离】文本中输入“22”。
如图2.2.3所示。
图2.2.3倒斜角
（5）选择【插入】|【设计特征】|【拉伸】命令，出现【拉伸】对话框；在自动出现的【选择意图】工具栏的【曲线规则】下拉列表框中选择【相连曲线】选项。
在【截面】组中激活【选择曲线】选项，在绘图区选择圆曲线。
在【极限】组中，从【结束】下拉列表框中选择【对称值】选项，在【距离】文本框中输入“5”；在【布尔】组中，从【布尔】下拉列表框中选择【求差】选项，在【布尔】选项下的【选择体】命令下选择支架轮廓图，单击【确定】按钮，如图2.2.4所示。
图2.2.4圆的拉伸
2.1.7倒斜角
选择【插入】|【设计特征】|【倒斜角】命令，出现【倒斜角】对话框；在【边】组中激活【选择边】选项，选择一条边，在【偏置】组中，从【横截面】下拉列表框中选择【偏置和角度】选项，在【距离】文本中输入“1.5”，如图2.2.5所示。
图2.2.5倒斜角
2.1.8边倒圆
选择【插入】|【设计特征】|【边倒圆】命令，出现【边倒圆】对话框；在【要倒圆的边】组中激活【选择边】选项，选择一条边，在【选择边】组中的radius文本中输入“5”，如图2.2.6所示。
图2.2.6边倒圆
2.1.9保存文件
单击【保存】按钮
，保存文件。
2.2定位轴的三维造型
2.2.1绘制草图，如图2.1.8所示。
图2.1.8绘制定位轴外轮廓
2.2.2草图的回转，如图2.1.9所示。
图2.1.9定位轴旋转成形
2.2.3保存文件
单击【保存】按钮
，保存文件。
2.3套筒的三维造型
2.3.1新建草图
绘制套筒外轮廓，如图2.3.1所示。
图2.3.1套筒草图
2.3.2草图的回转，如图2.3.2所示。
图2.3.2套筒回转
2.3.3制作螺纹
制作螺纹，如图2.3.3所示。
图2.3.3制作螺纹
2.3.4保存文件
单击【保存】按钮
，保存文件。
2.4盖的三维造型
2.4.1新建草图
绘制盖外轮廓，如图2.4.1所示。
图2.4.1绘制盖草图
2.4.2草图的回转，如图2.4.2所示。
图2.4.2盖回转
2.4.3制作螺纹，如图2.4.3所示。
图2.4.3制作盖的螺纹
2.4.4保存文件
单击【保存】按钮
，保存文件。
2.5把手的三维造型
2.5.1新建草图
绘制把手外轮廓，如图2.4.1所示。
图2.4.1绘制把手草图
2.5.2草图的回转，如图2.4.2所示。
图2.4.2把手回转
2.5.3新建圆孔草图，如图2.5.3。
草图都显示【已完全约束】时单击【完成草图】按键
。
图2.5.3草图做圆
2.5.4把手上孔的拉伸，如图2.5.4所示
图2.5.4把手的孔的拉伸
2.5.5保存文件
单击【保存】按钮
，保存文件。
2.6定位器装配
2.6.1第一步装支架，如图6.1.1所示。
图2.6.1支架装配
2.6.2套筒的装配，如图2.6.2所示。
图2.6.2套筒的装配
2.6.3定位轴的装配，如图2.6.3所示。
图2.6.3定位轴的装配
2.6.4压簧的装配
2.6.5盖的装配，如图2.6.5.
图2.6.5盖的的装配
2.6.6把手的装配
把手的装配，如图2.6.6所示。
图2.6.5把手的装配
第三章工件的定位与定位基准的选择
机械加工中，为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时，工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置，即工件必须定位。
而工件装夹定位的方式有：
直接找正、划线找正和用夹具装夹三种方式，下面我们讨论工件在夹具中的定位问题。
工件在夹具中的定位涉及到定位原理、定位误差、夹具上采用的定位元件和工件上选用的定位基准等几方面的问题，有关定位误差的计算和定位元件的选用在夹具设计一章讲授，这里只介绍定位原理和定位基准的选择。
3．1六点定则
工件在夹具中的定位的目的，是要使同一工序中的所有工件，加工时按加工要求在夹具中占有一致的正确位置（不考虑定位误差的影响）。
怎样才能各个工件按加工要求在夹具中保持一致的正确位置呢?
要弄清楚这个问题，我们先来讨论与定位相反的问题，工件放置在夹具中的位置可能有哪些变化?
如果消除了这些可能的位置变化，那么工件也就定了位。
任一工件在夹具中未定位前，可以看成空间直角坐标系中的自由物体，它可以沿三个坐标轴平行方向放在任意位置，即具有沿三个坐标轴移动的自由度X，Y，Z；同样，工件沿三个坐标轴转角方向的位置也是可以任意放置的，即具有绕三个坐标轴转动的自由度X，Y，Z。
因此，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须限制工件的X，Y，Z；X，Y，Z六个自由度。
图2-16工件的六个自由度
为了限制工件的自由度，在夹具中通常用一个支承点限制工件一个自由度，这样用合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定则”。
例如用……
使用六点定则时，六个支承点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的六个自由度。
在具体的夹具结构中，所谓定位支承是以定位元件来体现的，如上例中长方体的定位以六个支承钉代替六个支承点（图2-17c），这种形式的六点定位方案比较明显，下面再介绍其他形式工件的定位方案。
3.1.1欠定位与过定位
（1）欠定位根据工件的加工技术要求，应该限制的自由度而没有限制的定位称为欠定位。
欠定位必然会不能保证本工序的加工技术要求，是不允许的。
如图2-20所示的工件钻孔，若在x方向上未设置定位档销，孔到端面的距离尺寸就无法保证。
（2）过定位工件的同一自由度被二个以上不同定位元件重复限制的定位，称为过定位。
如图2-X所示在插齿机上插齿时工件的定位，工件3以内孔在，L、轴1上定位，限制了工件x、y、z、z四个自由度，又以端面在凸台3上定位，限制了工件x、y、z、z三个自由度，其中；、/被心轴和凸台重复限制。
由于工件内孔和心轴的间隙很小，当工件内孔与端面的垂直度误差较大时，工件端面与凸台实际上只有一点相接触。
如图2-23a所示，造成定位不稳定。
更为严重的是，工件一旦被夹紧，在夹紧力的作用下，势必引起心轴或工件的变形，如图2-23b所示。
这样就会影响工件的装卸和加工精度，这种过定位是不允许的。
但是，在有些情况下，形式上的过定位是允许的。
综上所述，欠定位不能保证工件的加工要求，是不允许的。
过定位在一般情况下，由于定位不稳定，在夹紧力的作用下会使工件或定位元件产生变形，影响加工精度和工件的装卸，应尽量避免；但在有些情况下，只要重复限制自由度的支承点不使工件的装夹发生干涉及冲突，这种形式上的过定位，不仅是可取的，而且有利于提高工件加工时的刚性，在生产实际中也有较多的应用。
3.2、定位基准的选择
在定位的原理中已讲到，工件在夹具中的定位实际上是以工件上的某些基准面与夹具上定位元件保持接触，从而限制工件的自由度。
那么，究竟选择工件上哪些面与夹具的定位元件相接触为好呢?
这就是定位基准的选择问题。
定位基准的选择是工艺上一个十分重要的问题，它不仅影响零件表面间的位置尺寸和位置精度，而且还影响整个工艺过程的安排和夹具的结构，必须十分重视。
在介绍定位基准的选择原则之前，先介绍有关基础准的一般知识。
第四章定位器的加工工艺
4.1支架的加工工艺
支架的工艺，如图4.1所示
图4.1定位器的支架
4.1.1零件分析
零件如图4.1所示，通过审查定位器的支架零件图可以看出，图纸尺寸标注齐全，零件结构工艺良好。
尺寸精度：
定位器的支架零件的外形尺寸精度要求不高，通孔尺寸精度公差等级为9级。
表面粗糙度：
该零件的上下左右面和定位孔的表面粗糙度为3.2um，通孔的表面粗糙度为6.3um。
4.1.2支架的加工工艺
单位名称
天津轻工职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
定位器
支架
000-2
材料牌号
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每台件数
备注
35
板料
35×35×3
1
工序号
工序名称
工序内容
设备名称
工艺装备
夹具
刀具
量具
1
下料
下两块35×35×3的钢板
2
钳工
锉削出两块钢板的基准面
钳台
虎钳
锉刀
游标卡尺
3
钳工划线
在两工件上分别画出32×32，和29×1032×17的尺寸线
钳台
画针
游标卡尺、高度尺
4
钳工
将钢板锉至基本尺寸32×32和29×1032×17
钳台
虎钳
锉刀
游标卡尺
5
钳工划线
画出孔的位置
钳台
画针
游标卡尺、高度尺
6
打孔
在支架的侧面上打相距12的Ф5和Ф8的两孔，两孔距底座16，Ф8孔距顶面21。
再在底座打两个大小相同相距14的Ф4.3的孔，两孔距侧面7，距顶面5
台钻
虎钳
钻头
游标卡尺
7
扩孔
在支架的侧面上扩Ф5和Ф8的两孔至Ф6和Ф9。
再在底座扩两孔至Ф5.3
台钻
虎钳
钻头
游标卡尺
8
锪孔
在Ф9的孔的外侧作锪孔
台钻
虎钳
锪钻
游标卡尺
9
去斜边、划线
在底座的两边缘相距10和17处划线，后用锯条去除，在边角处划过渡圆弧线
钢锯
虎钳
锯条
钢板尺
10
做过渡圆弧
用锉刀将支架的底板棱角锉成半径为5的过渡圆
虎钳
锉刀
11
焊接
将两个钢板垂直的焊接在一起
焊条
12
去毛刺
用小锉刀去除毛刺
小锉刀
4.2把手的加工工艺，如图4.5所示。
图4.5把手
4.2.1零件分析
零件如图4.1,通过审查把手零件图可以看出,图样尺寸齐全,精度标注合理,图样绘制符合国家标标准,零件结构工艺良好。
尺寸精度：
把手零件外形尺寸和型孔精度要求不高，定位孔精度要求不高。
表面粗糙度：
该零件的表面要求表面的粗糙度Ra为6.3um。
4.2.2把手的加工工艺
单位名称
天津轻工职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
定位器
把手
000-5
材料牌号
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每台件数
备注
2Cr13
圆棒料
Ф35-29mm
1
采用料头加工
工种
工序
工步
工序内容
主轴转速
进给量
背吃刀量
设备
名称
工艺装备
r/min
mm/r
mm
夹具
刀具
量具
车工
1
车
三爪夹持外圆，伸出10mm长，齐端面见光，车外圆Φ15、Φ9到尺寸，车R4外圆弧到尺寸，锐角去毛刺倒钝。
630
0.2
0.3
车床
三爪卡盘
90°偏刀及R4成型刀
游标卡尺及R规
车工
2
车
用Φ4钻头打孔深7mm,内孔刀车内孔Φ5到尺寸
500
0.2
0.25
车床
钻床
三爪卡盘
Φ4钻头内孔车刀
游标卡尺
车工
3
车
切刀切下总长留量0.5mm
630
0.3
车床
三爪卡盘
切刀
游标卡尺
车工
4
车
外圆垫铜皮夹持Φ9外圆，找正，齐右端面保证总长10.5mm,车端面至10mm，用R18圆弧刀车1.5mm内圆弧，锐角倒钝，去毛刺。
630
0.05
0.25
车床
三爪卡盘
90°偏刀R18成型圆弧刀
千分尺及R规
钳工
5
钻孔
钻Φ2.0通孔
600
0.2
台钻
三爪卡盘
Φ2.0钻头
游标卡尺及螺纹规
钳工
6
扩孔
扩Φ2.0孔至Φ2.5
800
0.2
台钻
三爪卡盘
Φ2.5钻头
游标卡尺及螺纹规
抛光
7
抛光
砂布抛光，去毛刺。
1000
砂布
三爪卡盘
第五章零件的分析
5.1零件的作用
该阀体是一个管道控制阀，通过两处管螺纹与其他物体连接。
顶部内螺纹是用来安装控制阀芯的，利用阀门来控制液体的开关流向以及流量的大小。
零件的五个面都需要进行加工，Φ10的阀芯孔加工精度较高，此外还需要加工一系列的螺纹孔及螺纹的加工。
5.2零件的工艺分析
此零件是阀体，主要加工面是内孔、端面、内螺纹等，而且加工的内表面精度要求比外表面高，加工起来有一定的困难：
（1）孔加工是在零件的内部进行，切削情况不易直接用眼睛来观察；
（2）切屑不易排出，冷却液难以注入切削区域；
（3）当加工时，壁厚比较薄，加工时容易产生变形；
（4）内孔的测量要比外圆难，尤其是小孔。
5.2.1零件的毛坯
根据零件材料确定毛坯为铸件，由任务书知生产批量为中批，所以毛坯的铸件方法采用砂型机器造型。
又由内螺纹孔M36X2-7H的底孔Φ33.8均需要铸出Φ20的孔，故还应安放型芯。
此外，为了消除残余应力，铸件应安排人工时效。
5.2.2零件的加工方案
（1）根据基面先行的原则，第一道工序应以右端面外圆定位加工下端面及内孔，加工出精基准。
（2）因阀体零件的壁厚较薄，在各道工序夹持工件时应注意防止变形。
1.2.3零件的加工要求
（1）该工件内孔Φ33.8和Φ10有同轴度要求，所以在加工时Φ33.8、Φ10应在一次装夹内完成加工。
（2）该工件螺纹孔2-M16对阀芯孔的轴线有位置度要求，所以在加工2-M16螺纹孔时，应设计专用钻模，才能保证位置度的要求。
5.3.零件的机械加工工艺规程设计
5.3.1.确定零件毛坯
选择毛坯的原则：
（1）零件的材料和其力学性能：
当零件材料为铸铁和青铜时采用铸件；零件材料为钢材时、形状不复杂而力学性能要求较高时采用锻件；力学性能要求不高时采用帮料。
（2）零件的结构形状和尺寸：
大型零件一般用自由锻或砂型铸造件，中型零件可用模锻件或特种铸件；
阶梯轴零件各个台阶直径相差不大时用帮料，相差较大时用锻件。
（3）生产类型：
在大批量生产时应采用较多专用的设备和工具制造毛坯，如金属模机器造
型的铸件、模锻或精密锻造的毛坯；在单件小批生产中一般采用通用设备和工具
制造毛坯，如自由锻件、木模砂型铸件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。
机械加工常用的毛坯有锻件、铸件、型材件、焊接件等。
选用时应考虑很多因素。
根据零件材料确定毛坯为铸件，铸件材料为HT200。
由任务书知生产批量为中批，
1000件每年。
所以毛坯的铸件方法采用砂型机器造型。
又由内螺纹孔M36X2-7H
的底孔Φ33.8均需要铸出Φ20的孔，故还应安放型芯。
此外，为了消除残余应力，铸件应安排人工时效。
根据零件图，绘制
致谢
三年的大学生活即将结束，在这三年中，我学会了很多的知识，这很感谢辛勤教育我的老师们，是他们无私的付出，让我在大学期间，过得很充实，感觉每时每刻都在不断的提高，让我在踏入社会之前，掌握了很多在社会立足的本事。
在以后的工作中，我会不断的进步，把在学校所学的知识灵活运用，并在工作中不断提升。
[1].参考文献：
[1]安增桂.机械制图（工程类）[J].中国铁路出版社1999.1:
105～130
[2]沈大林.中文AutCAD2009机械制图案例教程[M].中国铁路出版社2000:
70～80
[3]杜建根.工程力学[J].高等教育出版社1999.5：
30～60
[4]程少斌.公差配合与机械测量[M].高等教育出版社2008.5：
105～110
[5]夏策芳.机械基础[J].中国铁路出版社2000：
10～50
[6]吴艳红.极限配合与测量[M].中国铁路出版社2007.3：
60～90
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