左箱体加工工艺与加工夹具设计.doc

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目 录

1 引言
四年的大学生活接近尾声时, 我们进行了为期近四个月的毕业设计。毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综合运用, 同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会, 而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。因此, 认真踏实地做好这次毕业设计不但意味着我们能否顺利毕业, 而且对今后我们走上工作岗位后能否很出众的做好自己的工作也有十分重要意义。另外, 毕业设计还能够培养我们独立思考, 开发思维和协调工作的能力, 这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、 农业、 国防和科学技术的现代化程度, 都会经过机械工业的发展程度反映出来。人们之因此要广泛使用机器, 是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作, 又能较人工生产改进产品的质量, 特别是能够大大提高劳动生产率和改进劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务, 在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。因此经过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器, 就能大大加强和促进国民经济发展的力度, 加速中国的社会主义现代化建设。
机械加工工艺是实现产品设计, 保证产品质量、 节约能源、 降低成本的重要手段, 是企业进行生产准备, 计划调度、 加工操作、 生产安全、 技术检测和健全劳动组织的重要依据, 也是企业上品种、 上质量、 上水平, 加速产品更新, 提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分, 不论是传统制造, 还是现代制造系统, 夹具都是十分重要的。因此, 好的夹具设计能够提高产品劳动生产率, 保证和提高加工精度, 降低生产成本等, 还能够扩大机床的使用范围, 从而使产品在保证精度的前提下提高效率、 降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。我们这些即将大学毕业的机械工程及自动化专业的学生, 要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握, 为此我们要进行毕业设计, 要自己动手进行思考问题, 为社会主义现代化建设的发展贡献力量, 也要从此迈出展现自己价值的第一步。
本次设计是根据林海集团生产的要求, LH180MQ左箱体工序卡及第一道工序的夹具。所用机床主要是加工中心。本次设计要求是单班制年产2万台; 夹具设计须定位准确, 夹紧可靠。以及节约劳动力, 节约生产成本, 提高生产的效率。但由于本人的水平有限, 结合生产实际应用设备的能力有限, 故没有能够做到很详细的设计, 而且还有许多地方有待改进, 请老师给以指导和批评[1]。

2 生产纲领
2.1 计算生产纲领决定生产类型
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。( 计划期常为一年, 因此生产纲领也称年产量。)
如附图所示的LH180MQ左箱体, (江苏林海动力机械集团)则该产品年产量为2万台,设备品率为17%机械加工废品率为0.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程。
生产纲领N

= 0(1+17%+0.5%)
=23500件/年
年产量为23500(件/年), 现经过计算, 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用, 包括各工作点的专业化程度, 加工方法, 加工工艺设备和工装等。同一种产品, 生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度, 即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同, 生产组织类型可分为单件生产, 成批生产, 和大量生产三种, 其中成批生产可分为大批生产, 中批生产和小批生产, 下表1是各种生产组织管理类型的划分, 从工艺特点上看单件生产与小批生产相近, 大批生产和大量生产相近, 因此在生产中一般按单件小批, 中批, 大批大量生产来划分生产类型, 这三种类型有着各自的工艺特点。
表1 生产组织管理类型的划分
生产类型
零件年生产类型( 件/年)
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
≦5
≦20
≦100
小批生产
＞5～100
＞20～200
＞100～500
中批生产
＞100～300
＞200～500
＞500～5000
大批生产
＞300～1000
＞500～5000
＞5000～30000
大量生产
＞1000
＞5000
＞50000
因此综上所述, 根据生产类型和生产纲领的关系, 能够确定该产品的生产类型为大批量生产[2]。
2.2 计算生产节拍
生产节拍=22天12个月8小时60分单双班90%/生产纲领=%/ 0=5.7分钟

3 零件的分析
3.1 零件的作用
箱体是各类机器的基础零件, 它将机器和部件中的轴、 套、 齿轮等有关零件连接成一个整体, 并使之保持正确的位置, 以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此, 箱体的加工质量直接影响机器的性能、 精度和寿命[3]。题目所给定的箱体是LH180MQ左箱体, LH180MQ发动机, 填补了林海400CC排量发动机的空白, 相比原有的中排量发动机, 该发动机具有大扭矩, 大功率等特点, 将成为林海全地行车的主配套机型之一, 左箱体是其上面的重要零件, 其主要作用是与右箱体配合使用达到应有作用[4]。
3.2 零件的工艺分析
零件图中规定了一系列技术要求: ( 查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》) , 即LH180MQ左箱体共有三组加工面, 它们之间有一定的要求。现分析如下:
(1) 以吊耳孔¢28mm为中心的加工表面
这组加工表面包括: ¢28mm 吊耳孔、 ¢18, 水泵安装孔¢38,其中主要加工表面为盖面。
(2) 以主轴承孔¢80mm为中心的加工表面
这组加工表面包括: 箱体结合面, 销孔2-¢10, 吊耳孔¢8.5、 ¢9.5, ¢45mm的油封孔、 其中, 主要加工¢80mm的主轴承孔。
( 3) 以起动电机端面为加工表面
这组加工表面包括:刮起动电机2-M6端面, 攻丝2-M6-6H。
(4) 以缸体集合面为中心的加工表面
这组加工表面包括: 箱体结合面、 以及镗¢89结合面的孔, 钻¢6.5的油孔, 铰右箱孔¢8, 铰左箱孔2-¢10, 螺纹孔打6-A2.5的中心孔, 其中, 主要加工表面为箱体结合面。

4 工艺规程设计
对于机器中的某一零件, 能够采用多种不同的工艺过程完成在特定条件下, 总存在一种相对而言最为合理的工艺规程, 将这工艺规程用工艺文件形式加以规定, 由此得到的工艺文件统称工艺规程[3]。
工艺规程是生产准备、 生产组织、 计划调度的主要依据, 是指导工人操作的主要技术文件, 也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行, 并随技术进步和企业发展, 定期修改完善[4]。
(1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备( 包括技术准备) 。在产品投入生产以前, 需要做大量的生产准备和技术准备工作, 例如, 技术关键的分析与研究; 刀、 夹、 量具的设计、 制造或采购; 设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。
(2) 机械加工工艺规程是生产计划、 调度、 工人的操作、 质量检查等的依据。
(3) 新建或扩建车间( 或工段) , 其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量, 确定机床的布置和动力配置, 确定生产面积的大小和工人的数量等[5]。
4.1 确定毛坯的制造形式
铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题, 铸件结构设计时, 必须充分考虑适应合金的铸造性能。缩孔, 缩松, 裂纹, 冷隔, 浇不足、 气孔等多种铸造缺陷, 造成铸件很高的废品率[6]。
零件材料为ADC12铝合金。考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于箱体年产量为2万台, 已达到大批生产的水平, 而且零件轮廓尺寸不大, 再者, 考虑到铸造方法生产工艺简单、 生产周期短、 适合批量生产, 故能够采用铸造成型, 这从提高生产率、 保证加工精度上考虑, 也是应该的。为了消除压铸后的残余应力, 在压铸完成后的将铸件低温加热过程中使合金产生强化, 以消除应力即人工时效[7]。
4.2 基面的选择
基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理, 能够使加工质量得到保证, 生产效率得以提高, 否则, 加工工艺规程中会问题百出, 更有甚者, 还会造成零件大批报废, 使生产无法正常进行。
4.2 1基准的概念及其分类
基准是指确定零件上某些点, 线, 面位置时所依据的那些点、 线、 面, 或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、 线、 面。
按其作用的不同, 基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
设计基准是指零件设计图上用来确定其它点, 线, 面位置关系所采用的基准。
工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同, 又可分为工序基准, 定位基准, 测量基准和装配基准四种。
(1) 工序基准 在工序图上, 用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸, 形状, 位置的基准, 及工序图上的基准。
(2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点, 线, 面。
(3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准
(4) 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。
4.2 2基准问题的分析
分析基准时, 必须注意以下几点:
(1) 基准是制订工艺的依据, 必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素, 如平面, 圆柱面等时, 容易直接接触到, 也比较直观。可是有些作为基准的是中心要素, 如圆心, 球心, 对称轴线等时, 则无法触及, 然而它们却也是客观存在的。
(2) 当作为基准的要素无法触及时, 一般由某些具体的表面来体现, 这些表面称为基面。如轴的定位则能够外圆柱面为定位基面, 这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。
(3) 作为基准, 能够是没有面积的点, 线以及面积极小的面。可是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。
(4) 不但表示尺寸关系的基准问题如上所述, 表示位置精度的基准关系也是如此。
4.2 3定位基准的选择
选择定位基准时应符合两点要求:
(1) 各加工表面应有足够的加工余量, 非加工表面的尺寸, 位置符合设计要求;
(2) 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积, 以保证能承受打打切削力, 保证定位稳定可靠。
定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准, 这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准, 则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量, 而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时, 一般是保证加工精度要求出发的, 因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准。
(1) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠, 以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时, 应该进行尺寸换算, 这在以后还要专门计算, 此处不再重复。按照有关的精基准选择原则( 基准重合原则; 基准统一原则; 可靠方便原则) , 为了加工精基准面才选择了粗基准面。对于本箱体, 我是以¢80轴承毛坯孔和¢10销孔毛坯孔定位为粗基准来加工箱体结合面的。先保证精基准的精度, 最终以结合面和吊耳孔和水泵安装孔作为精基准。在以后的加工过程中精度就会得到保证并提高。
(2) 粗基准的选择。对于刚性差、 批量较大、 要求精度较高的箱体, 一般要粗、 精加工分开进行, 即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样, 能够消除由粗加工所造成的内应力、 切削力、 切削热、 夹紧力对加工精度的影响, 而且有利于合理地选用设备等。而箱体零件一般都选择重要孔( 如主轴孔) 为粗基准, 但随着生产类型不同, 实现以主轴孔为粗基准的共建装夹方式是不同的。大批生产时, 毛坯精度较高, 可直接以主轴孔在夹具上定位, 采用专用夹具装夹, 但对本箱体来说, 如果以轴承孔作为基准, 则无法合理地加工出所要加工的箱体结合面, 按照有关粗基准的选择原则( 即当零件有不加工表面时, 应以不加工表面作为粗基准; 若零件有若干个不加工表面时, 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准) , 现取以¢80轴承毛坯孔和¢10销孔毛坯孔定位并夹紧作为粗基准, 利用一铁块斜面支撑箱体结合面使之水平, 再利用斜面上的两个定位销使毛坯孔定位; 三搭子定位并夹紧, 以消除六个自由度, 从而达到完全定位[8]。
4.3 制订工艺路线
拟订零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作, 拟订工艺路线时主要解决的问题有: 选定各加工表面的加工方法; 划分加工阶段; 合理安排各工序的先后顺序; 确定工序的集中和分散程度[9]。
制订工艺路线时需要考虑的主题要问题有: 怎样选择定位基准, 怎样选择加工方法, 怎样安排加工顺序以及热处理、 检验等工序。而制订工艺路线的出发点, 应当是