减震支架加工工艺编制(实体加工仿真)及夹具设计毕业设计论文.doc

本科毕业设计论文

 减震支架加工工艺编制（实体加工仿真）及夹具设计

专业名称 机械设计制造及其自动化

学生姓名 刘雨

指导教师 侯伟

毕业时间 二零一四年六月

设计
论文
毕业 任务书

一、题目
减震支架加工工艺编制（实体加工仿真）及夹具设计
二、指导思想和目的要求
毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节。是培养学生综合运用所学专业的基本理论、基础知识、技术基础课、专业课的知识和方法，去分析和解决机械电子工程应用中的实际问题的能力，也是对所学课程进一步深化和补充，从而提高学生的基本技能和专业技能，也是由学生过渡到工程师的一个重要的实践训练环节。
三、主要技术指标
1、绘制零件图一张；
2、编制工艺规程一本
3、编制数控机床加工程序（NC）一本
4、实体加工仿真刀具路径及视频
5、编写说明书（论文）一本
四、进度和要求
1、依据实体模型绘制零件图 3周
2、设计工艺路线及编制工艺规程 5周
3、编制数控机床加工程序 1周
4、实体加工仿真 1周
5、编写说明书（论文） 4周
上述时间安排仅供参考，请尽量提前完成，及时与导师联系，留下足够的修改时间。
五、主要参考书及参考资料
1、《现代制造工艺基础》 闫光明等编 西北工业大学出版社
2、《机械制造工艺学》 顾崇衔等编 陕西科学出版社
3、《实用机械制造工艺师手册》 王凡主编 机械工业出版社

学生 _刘雨_ 指导教师 __侯伟___ 系主任 _魏生民_

目 录

摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2设计目的和意义 1
第二章 减震支架零件结构与工艺分析 3
2.1 机械加工工艺要求 3
2.2减震支架结构分析 4
2.3减震支架加工工艺分析 4
第三章 减震支架加工工艺路线 7
3.1减震支架加工工艺路线的拟定 7
第四章 减震支架配套夹具设计 13
4.1 机床夹具 13
4.2 减震支架夹具设计 15
第五章 MASTERCAM实体仿真 18
5.1 Mastercam简介 18
5.2减震支架加工仿真及编程过程 18
第六章 总结与展望 26
6.1总结 26
6.2展望 26
参考文献 27
致谢 28
毕业设计小结 29

摘要
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。支架起支撑作用的构架。减震支架保护内装的零部件不因外部的冲击震动导致其损坏。
机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件、夹紧装置 、对刀引导元件、分度装置、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。
利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。
关键词：减震 支架 夹具 仿真

I

ABSTRACT
Mainly used to suppress the vibration damper after a rebound during the spring and shock-absorbing impact from the road . After a rough road when , although shock-absorbing spring can filter the road shock , but there will be a reciprocating movement of the spring itself , and the damper spring is used to suppress such jumping . Bracket play a supportive role in the architecture . Built-in shock absorber bracket parts protection due to external shock and vibration without causing damage .
Mechanical manufacturing process for fixing the object , so that occupies the correct position to receive the detecting means or the construction , also known fixtures . Broadly speaking , any step in the process , used quickly , easily and safely install the device workpiece can be called a fixture. When the workpiece on the machine , in order to make the surface of the workpiece can reach the size of the drawing requirements , and the mutual position of the geometry precision technical requirements and other surfaces , the workpiece must be installed prior to processing ( positioning ) , clip prison ( clamping ) . Fixture usually consists of a positioning element , clamping device, the knife guide elements , indexing device , connecting elements and specific folder ( clamp base ) and other components.
The nature of the model using the reproduction process occurs in the actual system and the model of the system through the experimental design to investigate the presence or system , also known as simulation. When the system under study is expensive , large or dangerous experiment takes a long time to understand the consequences caused by changes in system parameters , simulation is a particularly effective means of research . Computer simulation is an important tool . Simulation and numerical calculation, the difference between solving approach is that it is an experimental technique first . The simulation process including the establishment of a simulation model and simulation experiments of two main steps.
Keywords : shock bracket fixture simulator

II

第一章 绪论
1.1 课题背景
减震器从出现到今天已经有了100多年的历史，最早车辆的减震系统由弹簧构成，虽然弹簧可以减轻路面冲击，性能较可靠，但它容易产生共振现象。在1908连，世界第一台液压减震器研制成功，它用隔板将橡胶制成节流通道分为两部分，通过油液与节流通道摩擦，达到减震目的。之后，在20世纪30年代，摇臂式减震器得打哦普遍应用，工作压力在10MPa~20MPa之间，但是结构复杂、易损坏、体积大，最终被淘汰。二战后，简式液压减震器取代了摇臂式减震器，其成本低，寿命成，但是容易出现充油不及时的问题，若充油不及时，会影响减震效果，产生噪音与冲击。直到20世纪50年代，充气式减震器的出现解决了以上的问题，在双筒内充入低压0.4MPa~0.6MPa的氮气可以解决充油不及时的问题。同时单筒式充气减震器也开始发展，其采用浮动活塞的结构，使充入的氮气形成2.0MPa~2.5MPa的高压气体，性能优于双筒式减震器，而且质量轻、性能好，但其成本较高。
在国外发达国家，现在已经研制出由电子系统操控的自适应式液压减震器，根据激振频率与振幅的大小来调节。在工业发达的国家，液压减震器的生产是建立在广泛的标准化和系列化基础上的，并且其减震CAD设计制造技术已经比较成熟。我国减震器起步晚，起点低，技术落后。研制开发出自主品牌的减震器已经成为一个亟待解决的问题。尽管我国已有较大的减震器生产规模，借鉴了国外先进设计，已经取得了较快发展，但是与发达国家仍然存在较大的差距。
1.2设计目的和意义
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。作为减震器中的减震支架起到保护内装的零部件不因外部的冲击、震动导致其损坏的目的。可以看出减震支架在减震器中的重要地位。
完成毕业设计任务和撰写论文，培养了学生综合分析和解决问题的能力和独立工作能力、组织管理和社交能力；同时，对学生的思想品德，工作态度及作风等诸方面都会有很大影响。对于增强事业心和责任感，提高毕业生全面素质具有重要意义。是学生在校期间的学习和综合训练阶段；是学习深化、拓宽、综合运用所学知识的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是实现学生从学校学习到岗位工作的过渡环节；是学生毕业及学位资格认定的重要依据。

第二章减震支架零件结构与工艺分析
2.1 机械加工工艺要求
机械加工工艺是机械产品质量的根本保证。零件的质量包括零件加工的尺寸精度和表面质量等。加工精度是指零件的实际几何参数对理想几何参数的符合程度，符合程度越高，加工精度则越高。在一定加工设备的前提下，制定合理的机械加工工艺，可以提高零件加工精度，降低废品率，提高劳动生产率。对于同一种零件，不同的工艺人员制定的工艺路线也不尽相同。工艺人员应当在多个加工路线中寻找一个较好的方案，以最短的工序和最少的投入加工出合格的零件。
1、编制机械加工工艺的基本要求
（1）机械加工工艺应按统一的技术术语和格式进行编制，内容、文字应简洁易懂、准确无误。
（2）编制加工工艺时，要根据零件结构特点、精度要求、毛坯状况、零件质量等条件，选择相应的加工设备。比如对于大型零件，尤其是铸锻件，应首先估算零件毛坯质量，以免超出起重设备或机床额定负荷，影响生产安全。
（3）若需用工装时，应首先考虑采用标准工装及现有专用工装，尽量减少采用新设计专用工装。对批量大的零件应设计专用工装，以提高生产效率。
2、加工阶段的划分
零件的加工是一个由粗到精的过程，需通过若干工序的加工逐步达到质量要求。对加工精度要求较高的零件，加工过程可划分为粗加工、半精加工和精加工等阶段。各加工阶段的基本要求如下。
（1）粗加工阶段。去除毛坯黑皮和大部分加工余量，为后序加工提供精准基面，并留均匀而合适的余量。
（2）半精加工阶段。提高精加工所需要的定位基准的精确性和控制精加工余量，为主要表面的精加工创造条件。
（3）精加工阶段。进一步改善精度和表面粗糙度等要求较高的表面，使零件的各项参数达到技术要求。
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。根据以上加工工艺的要求，本文通过对减震支架的结构进行分析来确定其加工工艺。
2.2减震支架结构分析
如图2-1所示为减震支架的零件图。由图可知减震支架为一圆柱形壳体零件，减震支架是用来保护其内装的零部件不因外部的冲击、震动导致损坏。整体尺寸为直径Φ158高80,材质为45#钢。主要技术要求有热处理、表面处理和孔的位置精度。通过对零件图的仔细审读，该零件上表面分布有众多孔，其圆柱外表面分布均匀的槽，底部有型腔并有孔分布。由此可知该零件结构相对复杂，外形加工部位多，加工难度较大，在加工孔的过程中容易产生偏差,难以保证加工精度和表面质量。

图2-1减震支架零件图

2.3减震支架加工工艺分析
通过对减震支架零件的结构分析，现在对其加工工艺进行分析。
2.3.1基准面的选择
正确的选择定位基准是设计工艺的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。定位基准分为精基准与粗基准
1.粗基准的选择原则
粗基准影响：位置精度和各加工表面的余量大小。对于一般轴类零件而言，以外圆为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）
重点考虑：如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸和位置符合零件图要求。
⑴合理加工余量的原则
⑵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
⑶便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确　夹紧可靠。
⑷粗基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。
在本文减震支架加工过程中，根据粗基准选择原则，选取零件外圆为粗基准。
2.精基准的选择
重点考虑：如何较小误差，提高定位精度。
基准重合原则：利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。
基准统一原则：在大多数工序中，都是用同一基准的原则。
互为基准原则：加工表面和定位表面互相转换的原则。
自为基准原则：以加工表面自身做为定位基准的原则。
基准不重合误差最小条件：因基准不重合而引起的最小的表面作为定位基准。

2.3.2 减震支架的加工概括

在工艺研究中,采用车削加工外形和内部型腔，钻、铣、镗来加工零件上的孔,低温去应力退火的热处理方式以及采用定位工装等工艺方法,减小零件在加工过程中的变形和位置精度偏差的问题,从而提高了零件的加工精度和表面质量。
在划分了加工阶段后安排零件的机械加工工序。安排零件表面的加工顺序如下：
1、本文减震支架零件加工顺序先主后次。根据零件的功用(可从装配图上知道)和技术要求，分清零件的主要表面和次要表面。主要表面系指装配基准面、重要工作表面和精度要求较高的表面等；次要表面是指光孔、螺孔、未标注公差表面及其他非工作表面等。分清零件的主、次要表面后，重点考虑主要表面的加工顺序，以确保主要表面的最终加工。
按照先主后次的原则。安排机械加工工序的一般顺序是：加工精基准面--粗加工主要表面--半精加工主要表面--精加工主要表面--光整加工--超精密加工主要表面。次要表面的加工安排在各阶段之间进行。
2、本文减震支架零件应先加工出选定的后续工序的精基准，如外圆、内孔、中心孔等。如在加工轴类零件时，应先钻中心孔；加工盘套类零件时，应先加工外圆与端面。
3、先粗后精在加工工件时，一般先粗加工，再进行半精加工和精加工。本文减震支架零件先粗车外圆，后进行精车保证尺寸。
4、先面后孔为了保证加工孔的稳定可靠性，应先加工孔的端面，后加工孔。如本文减震支架零件，应先加工端面后加工孔。这是因为端面的轮廓平稳，定位、装夹稳定可靠。先加工好孔端平面，再以端面定位加工孔，便于保证端面与孔的位置精度。此外，由于平面加工好后再加工孔时，可使刀具的初始工作条件得到改善。

第三章 减震支架加工工艺路线
3.1减震支架加工工艺路线的拟定
该零件毛坯选用圆柱棒料，采用粗加工、精加工的工艺方案。整体工序过程如下

第六章 总结与展望
6.1总结
本文通过对减震支架零件的结构分析，从机械加工工艺编制着手，实现了减震支架零件的工艺编制，夹具设计和实体仿真。具体总结如下：
1、通过对国内外减震器的发展和现状的了解，提出减震支架在减震器中存在的重要作用。
2、通过对减震支架零件结构的分析和判断，总结设计出加工工艺步骤。
3、在加工过程中需要机床夹具，结合零件结构和工艺，设计了所需配套加工夹具。
4、为了更好的体现工艺编排，利用MASTERCAM仿真软件对零件部分加工进行了实体仿真，使加工过程更形象化。
6.2展望
此次毕业设计在此就将有一个阶段性的成果，但是在此过程中，自己还是有很多的不足之处，专业知识有很强烈的匮乏感，这都源于知识面不够广阔，未能深刻钻研专业相关的知识。本文对减震支架零件的加工工艺进行了编制，为零件的加工工艺起到了重要的指导作用。但是，在此过程中仍存在许多工作需要进一步完善和解决。例如：
1、在加工过程中铣削振动问题。本文零件为圆柱形壳体类零件，在加工过程中可能因为铣削用量等因素对零件的加工精度造成影响。
2、在数控加工前期的工艺优化。目前，对零件的数控加工质量保证主要侧重于数控加工过程中的在线监控以及加工后的检验处理等方面，数控加工前期的工艺优化和工艺保证工作研究不多。数控加工前期的工艺优化措施对于壳体零件的铣削加工有重要影响。这样后续加工可以大大提高零件的加工精度。

参考文献
[1] 杜君文.机械制造技术装备及设计（新版）.天津大学大学出版社.2011.
[2] 阎光明，侯忠滨，张云鹏﹒现代制造工艺基础．西北工业大学出版社．2011．
[3] 黄珊秋．机械设计课程设计．机械工业出版社．2012.
[4] 马兰．机械制图．机械工业出版社．2008．
[5]　李波．AutoCAD机械设计完全自学手册．机械工业出版社．2011．
[6]　吴宗泽,罗胜国.机械设计课程设计手册.高等教育出版社.2006
[7] 黄爱华．Mastercam基础教程．清华大学出版社．2009．
[8] 王光斗．机床夹具设计手册．上海科学技术出版社．2000．

致谢
本论文是在导师侯伟老师的悉心指导和热诚关怀下完成的。借此论文完成之际，谨向导师侯伟老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。没有他的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但是有时快乐的。候老师严谨而务实的教学风格以及豁达宽容的待人原则，使我的敬佩之意油然而生，给我留下了深刻的印象，对我产生了极大的影响。在这个过程中，候老师一直严格要求我，一丝不苟，针对同学们提出的一些问题，总能够提出针对性的见解，同时他更注重对我们的自学能力的培养。这一切都使我学到了很多知识，培养了我们独立做研究的能力。同时也很感谢我们设计小组的成员们，在他们的热心帮助和鼓励下使我顺利的完成了这篇论文。在毕业设计即将完成之际，大学的学习生活也已经接近尾声，在此，我对帮助过我的老师和同学们表达由衷的谢意，感谢大家四年以来对我的帮助与照顾！同时，我还要感谢我所在的大学——西北工业大学明德学院，是她为我提供了舒适的生活条件及良好的学习环境。本文参考了大量的文献资料，在此，向学术界的前辈们致敬！
最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢。

毕业设计小结
2014年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
在整个设计过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，论文也慢慢成型。
当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
通过这一学期的毕业设计，我对零件加工工艺和仿真软件有了一个基本的了解和掌握，我在今后的工作和学习中将会继续努力学习，结合自己大学以来学习的各种知识，我相信在以后的工作中一定能有很大的帮助。

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