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加工工藝與夾具設計模板
2.1 畢業(yè)設計任務書
(1)本設計的目的、意義
工藝是機械產(chǎn)品設計、制造過程中的重要組成部分。工藝設計的好壞直接影響產(chǎn)品的最終制造質(zhì)量和整個生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化狀況。通過該畢業(yè)設計,掌握較復雜零件的機械加工工藝規(guī)程的制定以及夾具的設計。特別是學習如何分析、解決實際問題,接受實際的工程訓練。本設計工作具有重要的現(xiàn)實意義。
(2)畢業(yè)設計任務
①夾具裝配圖
②夾具零件圖 4張以上
③連桿零件圖 1張
④說明書 1份
說明書主要內(nèi)容:工藝過程概述及其重要性;連桿機械加工工藝規(guī)程的制定,包括工藝路線設計、工序設計(工藝余量計算、尺寸鏈計算等)、編制工藝規(guī)程文件;夾具設計(設計、計算、繪圖);外文翻譯;畢業(yè)實習報告等。
(3)設計各階段內(nèi)容及時間分配(共12周)
第一階段 分析連桿,選擇連桿材料,定出毛坯尺寸 (2周)
第二階段 對連桿的尺寸、加工精度、形位公差進行分析 (1周)
第三階段 制定加工路線,對路線內(nèi)各工序進行計算、驗證 (3周)
第四階段 進行夾具設計,畫相關(guān)工程圖 (4周)
第五階段 翻譯外文,填寫卡片,整理設計說明書 (1周)
評閱及答辯 (1周)
(4)摘要
本設計主要包括兩方面的內(nèi)容,即連桿加工工藝規(guī)程設計以及連桿典型加工工序的夾具設計。本文對一個常規(guī)工藝設計的步驟做了詳細闡述,例如對產(chǎn)品的運動、受力情況、常見的疲勞破壞形式以及結(jié)構(gòu)特點進行分析。在此基礎上對零件加工要求進行分析,最終確定毛坯材料,選擇定位基準,并留出適當?shù)募庸び嗔?。綜合上述分析可以制定出零件加工工藝路線。得到工藝路線以后,需要對工藝路線中的具體參數(shù)進行計算,例如基本的切削用量的計算,并根據(jù)計算結(jié)果選擇機床,驗算機床功率,此外,計算加工過程中的機動時間和輔助時間也是必不可少的。
另一個方面,進行專用夾具的設計可以提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,更能有效地提高產(chǎn)品的精度,減少廢品,所以夾具設計的優(yōu)劣也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。因此,本文論述了夾具的分類類型,對一些典型工序進行了對比分析,最終確定了精鏜小頭孔的夾具設計。在夾具的設計的過程中,本文參考了一些既有的成果,對定位和夾持的結(jié)構(gòu)進行了反復對比,確定出了夾具的具體結(jié)構(gòu)形式。
在進行上述設計的同時,繪制了夾具圖、零件圖,編寫了工藝卡片。
關(guān)鍵詞:連桿,工藝,夾具,設計。
2.2 相關(guān)技術(shù)
在國民經(jīng)濟的各個領域,各個行業(yè)中廣泛使用著大量的機床、機器、儀器及工具等,這些工藝裝備都是由機械制造工業(yè)提供的。機械制造工業(yè)的主要任務就是圍繞各種工程材料的加工要求,研究其加工工藝并設計和制造各種工藝裝備,機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門的裝備部,它不僅為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提供了現(xiàn)代化的設備,同時也是計算機、通信等新興產(chǎn)業(yè)的基礎。
2.2.1 機械制造工業(yè)的作用和發(fā)展方向
機械制造業(yè)的興衰直接影響和制約了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航天、信息和國防務部門的生產(chǎn)技術(shù)和整體水平,進而影響著一個國家的綜合生產(chǎn)實力。2001年中國工程院組織了2;名
院士和40多位專家對中國制造業(yè)的現(xiàn)狀、作用、地位及發(fā)展趨勢和對策進行了調(diào)查研究,寫出了《新世紀如何提高和發(fā)展我國制造業(yè)的研究報告》?其中指出:處于工業(yè)中心的制造業(yè),特別是裝備制造業(yè),是國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎,是工業(yè)化、現(xiàn)代化建設的發(fā)電機和動力源,是在國際競爭中取勝的法寶,是技術(shù)進步的主要舞臺,是提高人均收入的財源、國防安全的保證,是發(fā)展現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎。
當代的機械制造業(yè)正沿著三個主要的方向發(fā)展:
①加工技術(shù)向高度信息化、自動化、智能化方向發(fā)展,信息技術(shù)、智能制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計算機集成制造技術(shù)以及敏捷制造等先進制造技術(shù)都在改造傳統(tǒng)制造業(yè)并迅速向前發(fā)展。
②加工技術(shù)向高精度發(fā)展,出現(xiàn)超精密工程以及納米材料及加工、納米測量等納米技術(shù)。
③機械加工的工藝方法進——步完善與開拓,傳統(tǒng)的切削與磨削技術(shù)仍在不斷發(fā)展,各種特種加工方法也在不斷開拓新的工藝可能性與新的技術(shù),如快速成形、激光加工、電加工和射流加工等。同時,機械制造中的計量與測試技術(shù)、機械產(chǎn)品的裝配技術(shù)、工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、機械設備性能試驗技術(shù)、機械產(chǎn)品的可靠性保證與質(zhì)量控制技術(shù)、仿生制造技術(shù)、微型制造設備技術(shù)、網(wǎng)絡制造技術(shù)、人工智能在機械制造中的應用以及考慮到環(huán)境保護的綠色制造技術(shù)等均有重大的進展。
2.2.2 機械制造過程及機械制造系統(tǒng)
(1)機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程與機械制造過程
在現(xiàn)代化的制造工業(yè)中,機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是一個大的系統(tǒng)工程。該過程根據(jù)內(nèi)容的不同可分為三個階段:第一階段是產(chǎn)品的決策階段;第二階段是產(chǎn)品的設計和研究階段;第三階段是產(chǎn)品的制造階段。
原材料的運輸和保管、生產(chǎn)設備、毛坯準備、機械加工、裝配與調(diào)試、質(zhì)量檢驗、成品包裝等不同的工作構(gòu)成了一個原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程,這也就是通常所說的產(chǎn)品制造階段。這一過程又可細分為三個部分:運輸、保管、準備、包裝、檢驗等,稱為輔助過程;毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配等直接改變毛坯或零件的形狀尺寸、材料性能的過程,稱為生產(chǎn)工藝過程或工藝過程;生產(chǎn)工藝過程中的機械加工、裝配調(diào)試等,稱為機械制造(工藝)過程。
(2)機械加工工藝系統(tǒng)與機械制造系統(tǒng)
機械加327'作是產(chǎn)品機械制造過程中的主要內(nèi)容。機械加工主要是指通過金屬切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸的過程。隨著加工技術(shù)的發(fā)展,加工材料的方法有很多,比如電火花加工、激光加工、電解加工以及快速成形法等新的特種加工方法,但由于成本以及條件的限制,目前主要應用的仍然是用金屬切削刀具來進行切削的方法。與機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展相適應,以及為了能更有效地對機械制造過程進行控制,大幅度地提高加工質(zhì)量和加工效率,人們在機械加工工藝系統(tǒng)的基礎上又提出了機械制造系統(tǒng)的概念。
綜上所述,無論是傳統(tǒng)的機械加工工藝系統(tǒng),還是先進的機械制造系統(tǒng),其基本組成部分均是機床與刀具,并由作為加工、裝配過程信息管理基礎的機械制造工藝聯(lián)系而成。可見,切削原理及刀具、金屬切削機床及機械制造工藝學等基本理論及相關(guān)知識形成了機械制造技術(shù)的基礎。
2.2.3 信息時代的機械制造工業(yè)
在信息時代。隨著社會的進步、技術(shù)的發(fā)展以及全球市場競爭的加劇,人類對制造的需求不斷更新和提高。制造過程和活動變得愈加復雜,制造所用時間的減少和交貨時間的提前,制造昕需成本的降低和質(zhì)量的提高,制造產(chǎn)品的多樣化和個性化,制造商和用戶之間的信息交流都是現(xiàn)代制造業(yè)要面對和迅速解決的問題。制造所用設備、材料、信息、人員理念以及制造過程的組織和管理,不但自身要求適應這一變化,而且相互之間形成相互密切關(guān)聯(lián)的整體。這就要求既要在硬件上形成先進的復雜自勺現(xiàn)代制造系統(tǒng).也要通過信息交流形成制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)。
首先,通過電子計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)以及仿真加工技術(shù)、納米加工技術(shù)、特種加工技術(shù)。并借助CAD/CAM技術(shù)、柔性制造技術(shù)生產(chǎn)大量高度自動化、高度柔性化、高效率、高精密度的各種數(shù)控機床、加工:中心、柔性制造系統(tǒng)、自動裝配線、工業(yè)機器人等先進的以信息技術(shù)驅(qū)動的制造業(yè)工作母機。
其次,提升和突出信息在制造系統(tǒng)中的作用和地位。制造系統(tǒng)的三要素:物質(zhì)、能量和信息。其中的物質(zhì)部分即加工設備、被加工材料。物質(zhì)和能量兩者在傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)中曾占據(jù)主導地位.受到重視、研究、開發(fā)和利用。隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展,信息這一要素正在迅速上升成為制造系統(tǒng)中的主導因素。能量驅(qū)動型和信息驅(qū)動型是傳統(tǒng)制造和現(xiàn)代制造的顯著區(qū)別特征?,F(xiàn)代產(chǎn)品是制造過程中所投入的知識和信息的物化與集成,這些知識和信息的內(nèi)容規(guī)范產(chǎn)品的使用價值,產(chǎn)品的信息量則影響了其交換價值。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務業(yè)和國防等一切部門所需要的各種高技術(shù)含量裝備的設計、制造和批量生產(chǎn)都要靠先進的現(xiàn)代制造業(yè)。而實現(xiàn)工、農(nóng)、服務業(yè)的機械化、自動化、信息化和智能化也是現(xiàn)代制造業(yè)面臨的光榮而艱巨的任務。
2.2.4 本設計的主要內(nèi)容
本設計中,主要完成的內(nèi)容包括兩大塊:工藝路線的制定、計算和夾具的設計。而圍繞這兩大塊又有若干工作需要完成,如畫圖、翻譯、填寫卡片,還包括撰寫設計說明書等。
上述工作大概可以分為四個方面:
l 查閱相關(guān)資料,分析工件的運動條件,零件加工的要求,如尺寸精度、形位精度、熱處理等。確定零件的材料。
l 制定工藝路線?查相關(guān)手冊,對要求加工的部位進行工藝計算,確定機床型號,并對機床功率進行驗算。
l 夾具設計,確定夾具的組織形式、具體結(jié)構(gòu),畫夾具裝配圖、夾具零件圖、工件裝配圖、工件圖、工件毛坯圖,寫夾具說明書。
l 填寫工藝過程表、工序表,撰寫設計說明書。
2.3 連桿機械分析
連桿是內(nèi)燃機的重要運動部件之一,它連接活塞與曲軸,把作用于活塞頂面的膨脹氣體壓力傳給曲軸,使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動,以輸出功率。工作時,連桿承受大小、方向為周期性變化的動載荷。在做功沖程,燃氣壓力在連桿軸線上的分力為壓縮應力;在進氣沖程上止點,活塞組和連桿本身的慣性力在橫斷面內(nèi)造成拉伸應力;擺動時的橫向慣性力造成橫向彎曲應力。
綜上所述,可以概括為:
l 汽缸內(nèi)的燃氣壓力(連桿受壓縮)。
l 活塞連桿組的往復運動慣性力(連桿受拉伸)。
l 連桿高速擺動時所產(chǎn)生的橫向慣性力。
連桿所受的交變應力值在很寬的范圍內(nèi)急劇變化,彎曲應力引起彎曲變形,常見疲勞破壞如下:
l 連桿小頭與桿身圓弧過渡處產(chǎn)生裂紋。
l 大頭桿身與螺栓平面直角處產(chǎn)生應力集中。
l 連桿螺栓斷裂。
因此,要求連桿的重量輕且有足夠的強度、足夠的疲勞強度和沖擊韌性。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。桿身為工字形斷面,大頭孔用連桿螺栓和螺母與曲柄頸裝配在一起,孔內(nèi)裝有薄壁軸瓦。鋼質(zhì)瓦背內(nèi)表面澆有一層耐磨合金,大頭結(jié)合面為平切口,由凸肩定位。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套,小頭、大頭與桿身采用較大圓弧過渡。
2.3.1 連桿材料的選擇
在前面對連桿疲勞破壞的分析中,可以對其材料要求總結(jié)如下:
l 要求具有較高的機械強度和剛度。
l 要求具有較高的抗疲勞強度。
l 為減小慣性力,盡量減輕桿身重量。
根據(jù)連桿的這些特點,材料的選擇如下。
l 桿身與端蓋:采用45鋼。
l 連桿螺栓:采用30CrMn。
l 小頭青銅襯套:錫青銅QSn4—3。
l 大頭薄壁軸瓦,瓦背:15低碳鋼,瓦背鍍錫,內(nèi)表面澆鑄錫基合金CuSnSbll—6,厚度為0.3~0.7mm。
毛坯具體尺寸見光盤的圖20030768—02—00。
2.3.2 連桿加工要求分析
連桿零件圖詳見光盤中圖20030768—01—01及20030768—01—02。
2.3.3 尺寸精度分析
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