最新毕业设计箱体类零件的加工工艺.docx

1、最新毕业设计箱体类零件的加工工艺毕业设计-箱体类零件的加工工艺分析设计设计题目:箱体类零件的加工工艺分析姓名学号指导教师2009年5月12日摘要分析了电机端盖零件的冲压成形工艺，介绍了电机端盖冲裁和拉深工艺设计，确定工位件的尺寸，利用拉深、反拉深交替进行的方法，消除拉深产生的残留应力，同时还介绍了多工位级进模总体结构设计、排样方案和成形特点，关键部件的设计计算方法，模具生产的零件符合精度要求。电机端盖冲压件的复杂多次冲压工艺分析，初步确定工件各道工序的形状与尺寸，然后利用DYNAFORM软件对冲压工序进行动态模拟，分析冲压工序的合理性。通过修改参数，确定切实可行的冲压方案，再根据确定的方案设计

2、制造模具，冲压出符合要求的工件。对冲压工序的设计方法和多道成形的动态模拟方法进行了说明，确保了模具设计的成功，缩短了生产周期，降低了生产成本。1、防爆电机产品质量总体状况较好，但也存在一些质量问题。（1）用户反映个别高压（6kV）中型隔爆型电机轴承传动结构及轴承隔爆结构发生“抱轴”质量事故的不少。（2）防爆电机绕组质量可靠性不高。用户反映绕组短路、断路事故及由短路造成烧坏的现象较多，其中矿用防爆电机比较突出。（3）防爆电机噪声、振动质量较差，尤其是中型防爆电机这方面问题更多，用户意见较大。（4）防爆电机制造和装配过程中存在质量问题，一些产品隔爆面粗糙度达不到标准；隔爆面椭圆度超差情况较多；机座

3、加工工艺难以保证隔爆面同心度；工序传递过程中对隔爆面保护不好；隔爆面壁厚不一致；接线盒内未涂耐弧漆，铁心毛刺超差；装配前定子绕组内清理不干净，有时夹有铁屑等杂物；绕组浸漆后清理不干净，漆瘤较多；野蛮装配等现象时常出现。（5）电机外观质量差，有的表面清理不好，有的散热片碰坏损伤严重。2、防爆加油机产品质量良莠不齐。我们在调查中发现的防爆加油机产品质量问题主要有以下几个方面：（1）配用的防爆电器选型不符合防爆标准要求。正确的应该选用隔爆型电器产品，但有少数选用的是增安型产品。有些生产企业选用的防爆电器产品质量低劣，有的甚至是假冒或无证（无防爆合格证、生产许可证）产品。（2）部件之间的内部配线的选型

4、和连接，很多都不符合防爆标准要求。（3）电气系统接线盒内电路的爬电距离和电气间隙达不到防爆标准要求。（4）加油机内相邻区域的隔离结构不能保证防爆安全要求。（5）选用的橡胶等密封材料性能不合格，油气泄漏量较大。（6）加油机结构材料不符合防爆标准要求，如塑料外壳表面电阻的要求、轻合金材料为防止机械磨擦火花而规定的某些金属含量的要求等均已超过标准的规定。（7）国家主管部门下达加油机增设税控功能的规定后，不少生产厂或加油站加装的税控装置，不符合防爆标准要求。（8）其它非防爆性能的质量问题。如计量系统的质量不稳定，计量准确度不符合标准；小流量时计量精度低，难以防止计量精度的非正常修改。前言本设计伴随着机

5、械设计技术发展和新改革不断深入，将制造工艺理论和各种具体的制造工艺实践知识力争做到有机结合，并使这两方面都相互加强，渗透和创新而编写的，针对市场的要求，强调实用性与实践能力的培养，围绕产品质量生产率和经济性三者之间的辩证关系分析制造工艺与公章，还介绍了铸件结构设计和如何选择铸件，电机的选择和防爆电机的工作环境要求，切削的加工工艺和编写工艺卡，简介了数控车床的组成和数控车床的加工工艺性及数控加工工艺卡的编写，防爆电气设备的使用及维护。本设计通过对铸件性能、电机工作环境、普通车床和数控车床的加工工艺和加工系统进行系统的分析和比较，可以看出现代制造业的重要性，尤其是数控加工正快速迅猛的发展，逐步替代

6、普通车床。机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。作为制造业大国，我们更应该注重数控技术，站在时代的前沿。本设计运用普通车床加工工艺和数控车床加工工艺原理，并结合机械制造基础、现代制造系统等知识,以防爆电机前后端盖为例，对车床加工工艺进行认真的研究与分析。加工工艺、工艺分析是本次设计的重点。同时也注意到，材料的选择，车床的辅助设备，先进的进给系统带来的方便性。关键字：数控机床，加工工艺，工艺卡等。目录前言41铸件结构设计工艺性8 1.1常用铸造金属材料和铸造方法81.1.1常用铸造金属材料和铸造方法81.1.2常用铸造方法的特

7、点和应用范围101.2合金铸造性能对铸件结构设计工艺的要求101.2.1合理设计铸件壁厚101.2.2合理的铸件结构形状111.2.3合金型铸件设计的注意事项112电机端盖拉伸成形工艺及模具122.1电端机122.2零件结构及冲压析122.3电机端盖拉伸工艺计132.4电机端盖模具计133切削加工艺15 3.1切削加工工艺性的念153.1.1切削加工工艺性的义173.1.2切削加工工艺性的价173.2提高切削加工工艺性的施183.2.1贯彻标盖分设设工概含评措准化183.2.2应用成组技术183.2.3优化结构设计173.3端盖的加工工艺.173.3.1零件特点.173.3.2后端盖的技术要求

8、183.3.3前端盖的技术要求204数控车床加工工艺.224.1数控车床简介.224.1.1数控车床的组成.224.1.2数控车床的用途.234.1.3数控车床的分类.234.2数控车削的主要加工对象244.2.1要求高的回转体零件244.2.2表面形状复杂的回转体零件.254.2.3带横向加工的回转体零件.254.2.4带一些特殊类型螺纹的零件.264.3典型零件的工艺分析.264.3.1后端盖的工艺分析264.3.2前端盖的工艺分析.285防爆电气设备的使用及维护305.1防爆电气设备的通用要求305.2隔爆电气设备的检查325.3矿用防爆电气设备的维护32结论33参考文献34附录35附录

9、35附录36防爆电机前后端盖工艺分析与加工程序设计1铸件结构设计工艺性铸造用的原料来源广泛，生产成本低，铸造工艺灵活性大，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，所以铸造工艺被广泛应用（表1.1）表1.1各类机械中铸件质量比机械类别（%）机床、内燃机、重型机器70-90风机、压缩机60-80拖拉机50-70农业机械40-70汽车20-30铸件结构工艺性与铸件的质量、劳动生产率和铸造成本有关。设计铸件时，除了要考虑满足零件的工作性能外，还要考虑铸造工艺过程、合金铸造性能、铸造方法及机械加工、装配和运输等方面对铸件结构的要求。1.1常用铸造金属材料和铸造方法1.1.1常用铸造金属材料和铸

10、造方法常用的铸造金属材料可分为铸铁、铸钢和有色金属（表1.2），其中95%以上的铸件采用铸铁与铸钢制成的。表1.2常用铸件结构的特点类别性能特点结构特点灰铸铁件流动性好、体收缩和线收缩小。综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍。吸振性好。弹性模量较低。形状可以复杂，结构允许不对称。有箱体、筒形等，例如，用于发动机的汽缸、筒套、各种机床床身、底座平板、平台等铸件。球墨铸铁件流动性与灰铸铁相近；体收缩比灰铸铁大，而线收缩小，易形成缩孔、疏松。综合力学性能较高，弹性模量比灰铸铁高；抗磨性好；冲击性、疲劳强度较好。消振能力比灰铸铁低。一般多设计成均匀壁厚，对于厚度大断面件，可采用空心结构，如球

11、墨铸铁曲轴颈部分。可锻铸铁件流动性比灰铸铁较差；体收缩很大，退火后，最终线收缩很小。退火前，很脆，毛坯易损坏。综合力学性能稍次于球墨铸铁，冲击性比灰铸铁大3-4倍。由于铸态要求白口，一般是薄壁均匀件，常用厚度为5-16mm。为增加其刚性，截面形状为工字形、丁字行或箱形避免十字形截面；零件突出部分应用肋条加固。铸钢件流动性差、体收缩、线收缩和裂纹敏感性都比较大。综合力学性能高；抗压强度与抗拉强度几乎相等。吸振性差。结构应具有最小的热节点，并创造顺序凝固的条件。锡青铜和磷青铜件铸造性能类似灰铸铁。但结晶范围大，易产生缩松；流动性差；高温性能差，易脆。强度随截面增大而显著下降。耐磨性好。壁厚不得过大

12、；零件突出部分应用较薄的加强肋加固，以免热裂；形状不易太复杂。无锡青铜和黄铜件收缩较大，结晶范围小，易产生集中缩孔；流动性好。耐磨、耐腐蚀性好。类似铸钢件。铝合金件铸造性能类似铸钢，但强度随壁厚增大而下降的更显著。壁厚不能过大；其余类似铸钢件。1.1.2常用铸造方法的特点和应用范围铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类，用砂型浇注的铸件占铸件总产量的90%以上。特种铸造是一种少用砂或不用砂、采用专用的工艺装备使金属熔液成型的铸造方法，能获得比砂型铸造更细的表面粗糙度，更高尺寸精度和力学性能的铸件，但铸造成本较高。其特点和应用范围见表1.3表1.3砂型铸造方法的类别、特点和应用范围铸造方法主要特

13、点应用范围手工造型砂箱造型在专用的砂箱内造型，造型、起模、修型等操作方便大、中、小铸件成批或单件生产劈箱造型将模样和砂箱分成相应的几块，分别造型，然后组装、造型、烘干、搬运、合箱和检验等。成批生产大型复杂铸件，如机床床身，大型柴油机机身。叠箱造型将几个甚至十几个铸型叠起来浇注，可节约金属，充分利用生产面积。中小件成批生产，多用于小型铸钢件。脱箱造型造型后将砂箱取走，早无箱或加套箱的情况下浇注，又称无箱造型。小件成批或单件生产。注：砂型铸造方法还包括一般机器造型、高压造型。详见附录。1.2合金铸造性能对铸件结构设计工艺的要求铸件结构必须符合合金铸造性能的要求，否则铸件容易产生浇不足、冷隔、缩孔、

14、缩松、粘砂烧结、变形、裂纹等缺陷。1.2.1合理设计铸件壁厚铸件的最小壁厚合理的铸件壁厚，能保证铸件的力学性能和防止产生浇不足、冷隔等缺陷。铸件的最小壁厚见表1.4表1.4铸件最小允许壁厚（mm）铸型种类铸件尺寸最小允许壁厚铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铝合金镁合金铜合金高锰钢砂型200200以下200200500500500500以上6810121825566101520 6 1245 583 4 57335 6820（最大壁厚不超过125）金属型7070以下7070150150 150150以上510 45 62.53.53.54.52352.53 45 68注：1结构复杂的铸件及灰铸铁牌号较

15、高时，选取偏大值。2特大型铸件的最小允许壁厚还可适当增加。1.2.2合理的铸件结构形状1避免铸件固态收缩阻碍对于热裂、冷裂敏感的铸造合金，铸件结构应尽量避免其冷却是收缩阻碍而开裂。2铸件应避免设置过大水平面浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣和冷隔等缺陷。因此，应尽量减少过大的水平面或采用倾斜的表面。3其他1.2.3合金型铸件设计的注意事项1铸件外形和内腔力求简单，因为金属型没有退让性，故应尽量加大结构斜度，避免或减小铸件上的凸台和凹坑及小直径深孔，以便顺利脱型。2铸件的壁厚不能过薄，以保证金属液充满型腔，否则易产生冷隔、浇不足等缺陷。3为了从金属型中取出铸件，常采用顶出机构，因而容易

16、使高温铸件变形。因此，为加强铸件薄弱部位，应合理利用加强肋。2电机端盖拉伸成形工艺及模具2.1电机端盖电机端盖图1所示零件为中小型电机端盖，材料为08F钢，料厚为lmm，是电机上的重要零件。该端盖质量要求高，生产批量大。图1电机端盖2.2零件结构及冲压工艺分析A图1电机端盖2零件结构及冲压工艺分析该端盖主要由轴承室、定子安装室2.1.2部分组成。零件根部有2处凸耳，侧面有4处腰形内凹窝，顶面有2处圆形加强筋及4处凸出加强筋。轴承室主要配合尺寸为178uv_及40。30。定子安装室主要配合尺寸为825。定子安装室配合尺寸825u1_与轴承室配合尺寸178uv_的同轴度公差为008mm。由此可知，

17、该电机端盖的主要配合尺寸精度均为IT10级，远远超过拉伸件精密级尺寸精度IT12IT14，形位公差要求也较高。因此，该零件属于精度高、结构复杂、以拉伸工艺为主的冲压成形零件。2.3电机端盖拉伸工艺设计电机端盖拉伸工艺设计由上述分析可知，该电机端盖拉伸工艺设计是整个冲压工艺设计的难点，也是整个模具设计与制造的关键。轴承室与定子安装室的直径差值较大，高度差值.也较大。因此在拉伸轴承室时，坯料边缘部分基本不参与流动，在拉伸过程中极易在此部分发生破裂。所以在产品名称零件名称后端盖材料牌号HT250毛坯种类铸件毛坯外行尺寸28790每毛坯件数1每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工具工艺装备工时准终单

18、件1备料铸造2清清砂3粗车毛坯全部粗车，外圆、内孔、长度均留放1.52mm余量金工C6304精车1卡100外圆，找正后车端面，282，73，140等至图样尺寸。车沟槽及倒角。金工C630 5精车2卡282外圆，找正，端面靠平（注意不得碰伤隔爆面）。车端面及100外圆、沟槽、倒角。金工C630 6划线按图画3-M12螺孔位置。金工7钻钻床加工3-M12内螺纹金工Z5025 8验按图样检验并进行水压实验9入库上油包装编制审核会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期3.3.3前端盖的技术要求1前端盖的主要基准是140内孔的轴线，其技术要求见表3-3。2前端盖的机械加工过程卡片见表3-

19、4 3工艺分析。1）端盖内孔67的车削应先找正，因为次孔有位置精度要求，只要正确选择刀具、注意刀具的刀刃质量、正确安装刀具。可以保证质量。2）前端盖的材料为HT250，切削力较小。一般来说以小锥度心轴定位67工艺孔，靠自锁是可以保证切削的，心轴材料选用宜用钢料，不宜用铸铁。避免二者的亲和性而拉毛内孔壁。3）在卡277外圆、端面靠平时，应注意不能碰上隔爆面。表3.3前端盖的技术要求项目说明 0.04A277外圆轴线对140内孔轴线的径向跳动公差为0.04mm0.08A67内孔轴线对140内孔轴线的径向跳动公差为0.08mmHT250工件材料为灰铸铁，其抗拉强度b240Mpa左右表3.4前端盖的机

20、械加工工艺过程卡厂名机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号共页产品名称零件名称后端盖材料牌号HT250毛坯种类铸件毛坯外行尺寸28790每毛坯件数1每台件数备注工序号工序名称工序内容车间工具工艺装备工时准终单件1备料铸造2清清砂3粗车毛坯全部粗车，外圆、内孔、长度均留放1.52mm余量金工C6304精车1卡110外圆，找正后车端面，277，67，140等至图样尺寸。车沟槽及倒角。金工C630 5精车2卡277外圆，找正，端面靠平（注意不得碰伤隔爆面）。车端面及110外圆、沟槽、倒角。金工C630 6划线按图画3-M12螺孔位置。金工7钻钻床加工3-M12内螺纹金工Z5025 8检验按图样检验并进

21、行水压实验9入库上油包装编制审核会签标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期4数控车床加工工艺4.1数控车床简介4.1.1数控车床的组成与普通机床类似，数控车床是数控机床中应用最广泛的一种。数控机床大致由五个部分组成。1车床主机数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。2数控系统控制系统，是数控车床的控制核心，其中包括CPU、存储器、CRT等部分。3驱动系统伺服系统，是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。4辅助装置为加工服务的配套部分，如液压、气动、照明、润滑、防护和排屑装置。5机外编程器在普通的计算机上安装一套编程软件，使用这套编程软

22、件以及相应的后置处理软件，就可以生成加工程序。通过车床控制系统上的通信接口或其他存储介质（如软盘、光盘等），把生成加工程序输入到车床的控制系统中，完成零件的加工。总体上，数控车床与普通车床相比，其结构上仍然由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。但数控车床由于实现了计算机数字控制，其进给系统与普通车床的进给系统在结构少年宫存在着本质的差别。在普通车床中，主运动和进给运动的动力都来源于同一台电机，它的运动是由电机经过主轴箱变速，传至主轴，实现主轴的转动，同时经过交换齿轮架、进给箱、光杠和丝杠、溜板箱传到刀架，实现刀架的纵向进给移动和横向进给移动。主轴转动与刀架移动的同

23、步关系靠齿轮传动链来保证。而数控车床则与之完全不同，其主运动和进给运动是有不同的电机来驱动的，即主运动（主轴回转）由主轴电机驱动，主轴采用变频无级调速的方式进行变速。驱动系统采用伺服电机（对于小功率的车床采用步进电机）驱动，经过滚珠丝杠传送到机床滑板和刀架，以连续控制的方式，实现刀具的纵向（Z向）进给运动和横向（X向）进给运动。这样，数控车床的机械传动结构大为简化，精度和自动化程度大大提高。数控车床主运动和进给运动的同步信号来自于安装在主轴上的脉冲编码器，伺服控制器再去驱动伺服电机移动，从而使主运动与刀架的切削进给保持同步。4.1.2数控车床的用途数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类

24、的回转体零件，但是由于数控车床自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰零件等加工。所以，除此之外，数控车床还特别适合加工形状复杂、精度要求较高的轴类或盘类零件。4.1.3数控车床的分类随着数控车床制造技术的不断发展，数控车床形成了品种繁多、规格不一的局面。对数控车床的分类可以采取不同的方法。1按数控系统的功能和机械结构的档次分1）经济型数控车床经济性数控车床是在普通车床基础上改造而来的，一般采用步进电机驱动的开环控制系统，其控制部分通常采用单板机或单片机来实现。此类车床结构简单。价格低廉，但缺少一些诸如刀尖圆弧半径自动补偿和恒表面线速度

25、切削等功能。一般只能进行两个平动坐标（刀架的移动）的控制和联动。2）全功能型数控车床全功能型数控车床就是日常所说的“数控车床”。它的控制系统是全功能型的，带有高分辨率的CRT，带有各种显示、图形仿真、刀具和位置补偿等功能，带有通信或络接口；采用闭环或半闭环控制的伺服系统，可以进行多个坐标轴的的控制；具有刚性、高精度和高效率等特点。如配有日本FUNUC-OTE、德国SIE-MENS-810T系统的数控车床是全功能型的。3）车削中心车削中心是在全功能型数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床，配备刀库、自动换刀器、分度装置、铣削动力头和机械手等部件，能实现多工序符合加工。工件在一次装夹后，它不但能

26、完成数控车床对回转型面的加工，还能完成回转零件上各个表面加工，如圆柱面或端面上铣槽或平面等。这就要求主轴除了能承受切削里的作用和实现自动变速控制外，主轴还要能绕Z轴旋转作插补运动或分度运动，车削中心主轴的这种功能称为C轴功能。车削中心的功能全面，加工质量和速度都很高，但价格也较高。4）FMC车床FMC是英文FlexibleManufacturingCell（柔性加工单元）的缩写。FMC车床实际上就是一个由数控车床、机器人等构成的系统。它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化操作。2按主轴的配置形式分1）卧式数控车床主轴轴线处于水平位置的数控车床。2）立式数控车床主轴线处于垂直位置的

27、数控车床。还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。3按数控系统控制的轴数分1）两轴控制的数控车床机床只有一个回转刀架或两个排刀架，多采用水平导轨，可实现两坐标轴控制。2）四轴控制的数控车床机床上有两个独立的回转刀架，多采用斜导轨，可实现四坐标轴控制。对业车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的辅助坐标来满足机床的功能要求。目前我国使用较多的是中小规格的两坐标联动控制的数控机床。4.2数控车削的主要加工对象4.2.1要求高的回转体零件1精度要求高的零件由于数控成窗的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确的进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要高的零件。一般来

28、说，车削7级尺寸精度的零件应该没什么困难，在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对圆弧以及其他曲线轮廓的形状，加工出的形状与图样上的目标几何形状的接近程度比仿形车床要好。车削曲线母线形状的零件常采用数控线切割加工并稍加修磨的样板来检查。数控车削出来的零件形状精度，不会比这种样板本身的形状精度差。数控车削对提高位置精度特别有效。不少位置精度要求高的零件用传统的车削达不到要求，只能用磨削或其他方法弥补。车削零件位置精度较高，可以用修改程序内数据的方法校正，这样可以提高其位置精度。而在传统车床上加工是无法做这种校正的。2表面粗糙度小的回转体数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不是因为数控机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度和切削速度功。在材质端面、精车留量和刀具一已定的情况下，表面粗糙度去取决于进刀量和切削速度。在传统的车床上，车削端面时，由于转速在切削过程中恒定，理论上只有某一直径出的表面粗糙度最小。实际上也可发现端面内的表面粗糙读不一致。使用数控车床的恒线速