畸形拨叉工艺和双孔钻模夹具设计
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机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 1 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
30
粗铣上方端面
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
铣床
X52K
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
乳化液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
粗铣上方端面
硬质合金面铣刀﹑游标卡尺、工装XJ001
370
73.2
0.18
3
1
0.26
0.5
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 1 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
30
粗铣下方端面
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
铣床
X52K
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
乳化液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
粗铣下方端面
硬质合金面铣刀﹑游标卡尺、工装XJ001
370
73.2
0.18
3
1
0.26
0.5
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 2 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
40
精铣上方端面
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
铣床
X52K
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
乳化液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
精铣上方端面
硬质合金面铣刀﹑游标卡尺、工装XJ001
460
91.2
0.15
1
1
0.33
0.4
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 2 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
40
精铣下方端面
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
铣床
X52K
1
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
乳化液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
精铣下方端面
硬质合金面铣刀﹑游标卡尺、工装XJ001
460
91.2
0.15
1
1
0.33
0.4
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 3 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
50
钻孔
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
钻床
Z525
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
钻¢10的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
300
0.34
0.35
2
1
0.66
0.5
2
扩¢10的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
250
20.4
0.45
2
1
0.62
0.6
3
铰孔10的孔
铰刀﹑游标卡尺、工装
300
0.35
0.35
0.8
1
0.96
0.5
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 3 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
50
钻孔
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
钻床
Z525
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
钻¢11的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
300
0.34
0.35
2
1
0.66
0.5
2
扩¢11.7的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
250
20.4
0.45
2
1
0.62
0.6
3
铰孔12的孔
铰刀﹑游标卡尺、工装
300
0.35
0.35
0.8
1
0.96
0.5
机械加工工序卡片
大学名
机械加工工序卡片
零件图号
共 14 页
零件名称
畸形拨叉
第 3 页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
50
钻孔
HT150
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每件毛坯可制件数
每台件数
铸造
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
钻床
Z525
夹具编号
夹具名称
切削液
专用夹具
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
/(r/min)
切削速度
/(m/min)
进给量/(mm/r)
背吃刀量/mm
走刀
次数
工时定额
基本
辅助
1
钻¢20的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
300
0.34
0.35
2
1
0.66
0.5
2
扩¢24.7的孔
钻头﹑游标卡尺、工装
250
20.4
0.45
2
1
0.62
0.6
3
铰孔25的孔
铰刀﹑游标卡尺、工装
300
0.35
0.35
0.8
1
0.96
0.5
机械加工工艺过程卡片
产品名称
零(部)件名称
零件图号
材料
毛 坯 种 类
文件编号
畸形拨叉
畸形拨叉
Bocha
HT150
铸造
造
工
序
号
工 序 内 容
设 备
夹具名称
刀具名称
量具名称
工作
等级
单件
工时
名称
型号
10
采用铸造的方法获得毛坯
20
时效处理,回火,去应力
30
打点划线
40
粗铣上方端面
立式铣床 X52K
专用铣夹具1
端铣刀
游标卡尺
M
50
粗铣下方端面
立式铣床 X52K
专用铣夹具1
端铣刀
游标卡尺
M
60
精铣上方端面
立式铣床 X52K
专用铣夹具1
端铣刀
游标卡尺
M
70
精铣下方端面
立式铣床 X52K
专用铣夹具1
端铣刀
游标卡尺
M
80
钻扩铰¢10孔
立式钻床 Z525
专用钻夹具1
麻花钻,扩孔钻,铰刀
游标卡尺
M
90
钻扩铰¢12孔
立式钻床 Z525
专用钻夹具1
麻花钻,扩孔钻,铰刀
游标卡尺
M
100
钻扩铰¢25孔
立式钻床 Z525
专用钻夹具1
麻花钻,扩孔钻,铰刀
游标卡尺
M
110
去毛刺
120
检验入库
设 计(日 期)
校 对(日期)
审 核(日期)
标准化(日期)
会 签(日期)
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
课程设计
畸形拨叉工艺和双孔钻模夹具设计
所在学院
专 业
班 级
姓 名
学 号
指导老师
年 月 日
28
摘 要
畸形拨叉是某企业产品中的关键零件之一,本课题要求根据企业生产需要和畸形拨叉零件的加工要求,首先完成零件的加工工艺规程设计,在此基础之上,选择其关键工序之一进行专用夹具,并完成必要的设计计算。本机床所用夹具的通用性强,工件采用定位夹紧,快速方便。夹紧采用手动加紧,采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便,制造成本低,通用性好。由于畸形拨叉的生产量比较大,为了保证产品质量,提高加工效率,需要对其加工工艺进行优化设计,并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。
通过设计,综合运用了大学期间的多数基础和专业知识,加深所学知识体系,掌握了运用各项绘图软件进行设计的方法和技巧,熟悉了工程应用设计。
关键词 畸形拨叉 零件分析 工艺路线 夹具设计 组合机床
Abstract
The axile bush is one of the key parts of an enterprise products, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod and modular machine tool of the axile bush.The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform,so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally .As the output of the axile bush is very large ,it is need to make optimal design for the machining technology and use modular machine tool for pivotal machining process ,to ensure product quality and to improve the processing efficiency.
Through this design,the knowledge of more basic and specialty was synthetically applited.The system of knowledge we learned was intensified.Controlled to make use of various method and techniques that the painting software carry on a design,the design of engineering application was known well.
Keywords Axile Bush Precision Processing Technology Design of Clamping Device Modular Machine Tool
目 录
摘 要 II
Abstract 1
一、 前言 3
2 零件工艺性分析 4
2.1 零件的作用 4
2.2 零件的工艺分析 4
3 畸形拨叉工艺规程设计 5
3.1 工艺规程的作用 5
3.2 毛坯的确定 5
3.3 定位基准的选择 6
3.4 制定工艺路线 6
3.5 毛坯尺寸的确定与机械加工余量 9
3.6 确定切削用量及基本工时 9
第4章 钻模夹具设计 18
4.1设计要求 18
4.2夹具设计 18
4.2.1 定位基准的选择 18
4.2.2 切削力及夹紧力的计算 19
4.3定位误差的分析 22
4.4钻套、衬套、钻模板设计与选用 23
4.5 确定夹具体结构和总体结构 24
4.6夹具设计及操作的简要说明 25
4 总结 26
参考文献 27
致 谢 28
一、 前言
1.简介
机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学全部基础课,技术基础课以及大部分专业课之后进行的,这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
本次课程设计内容包括零件的分析,工艺路线的制定,工艺规划设计,某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡,机械加工综合卡片,夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。
就我个人而言,希望能通过这次课程设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来,为以后走向社会打下坚实的基础。
由于能力有限,设计尚有许多不足之处,恳请老师批评指正。
2.设计目的
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力,为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识,进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下:
①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计,熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识,正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量,初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。
②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。
2 零件工艺性分析
2.1 零件的作用
畸形拨叉是一个主要零件。通过拨动零件的实现换挡调速,该零件的加工好坏,将影响到整个配气机构的工作性能。
2.2 零件的工艺分析
由附图1得知,其材料为HT150。该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。
该零件上主要加工面为上、下端面,φ10mm、φ12mm、φ25mm以及加工。由参考文献[1]中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。
⑴ 以上下端面为主有:① 零件上下端面加工,其粗糙度要求是;
② 畸形拨叉平面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是。
⑵ 孔系加工有: ①Φ12、Φ25钻扩铰加工,其表面粗糙度为;
②小孔Φ10H7钻铰加工
3 畸形拨叉工艺规程设计
3.1 工艺规程的作用
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。
(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,关键技术的分析与研究;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),起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。
3.2 毛坯的确定
零件材料是HT150。零件年产量是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型,采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近,内孔不铸出。
3.3 定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高,否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
粗基准的选择:考虑到以下几点要求,选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔或面的加工余量尽量均匀
精基准的选择:主要考虑基准重合问题,畸形拨叉的下端面既是装配基准又是设计基准,用它作为精基准,能使加工遵循基准重合的原则。Ø20孔及左右两端面都采用底面做基准,这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则,下端面的面积比较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单,可靠,操作方便。
3.4 制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。还有,应当考虑经济效果,以便降低生产成本[9]。
3.4.1 工艺路线方案一
10
采用铸造的方法获得毛坯
20
时效处理,回火,去应力
30
打点划线
40
粗铣上方端面
50
粗铣下方端面
60
精铣上方端面
70
精铣下方端面
80
钻扩铰¢10孔
90
钻扩铰¢12孔
100
钻扩铰¢25孔
110
去毛刺
120
检验入库
3.4.2 工艺路线方案二
10
采用铸造的方法获得毛坯
20
时效处理,回火,去应力
30
打点划线
40
粗铣上方端面
50
粗铣下方端面
60
钻扩铰¢10孔
70
钻扩铰¢12孔
80
钻扩铰¢25孔
90
精铣上方端面
100
精铣下方端面
110
去毛刺
120
检验入库
3.4.3 工艺方案的比较与分析
因左右两端面均对φ25mm孔有较高的位置要求,故它们的加工宜采用工序集中原则,减少装次数,提高加工精度。根据先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则,将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面,下端面的精铣放在后面,每一阶段要首先加工上端面后钻孔,左右端面上φ25mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则,但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如车上端面,因工件和夹具的尺寸较大,在卧式车床上加工时,它们惯性力较大,平衡困难;又由上端面不是连续的圆环面,车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动,故改动铣削加工。
通过以上的两工艺路线的优、缺点分析,最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表1和附表2,机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
10
采用铸造的方法获得毛坯
20
时效处理,回火,去应力
30
打点划线
40
粗铣上方端面
50
粗铣下方端面
60
精铣上方端面
70
精铣下方端面
80
钻扩铰¢10孔
90
钻扩铰¢12孔
100
钻扩铰¢25孔
110
去毛刺
120
检验入库
3.5 毛坯尺寸的确定与机械加工余量
⑴ 上下端面的偏差及加工余量计算
上下端面计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:
粗铣:由参考文献[4]表11~19。其余量值规定为2-3mm,现取3mm。查[3]可知其粗铣时精度等级为IT12,粗铣平面时厚度偏差取
精铣:由参考文献[3]表2.3~59,其余量值规定为。
参照参考文献[3]表3~2,3~25,2.3~13和参考文献[15]表1~8,可以查得:
钻孔Φ25
钻孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
扩孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
铰孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
钻孔Φ12
参照参考文献[3]表2.3~47,表2.3~48。确定工序尺寸及加工余量为:
加工该孔的工艺是:钻——扩——铰
由以上资料得出毛坯尺寸图。
3.6 确定切削用量及基本工时
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指:背吃刀量asp(即切削深度ap、进给量f及切削速度Vc 。
(2)确定方法是:确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度.
(3)具体要求是:
①由工序或工步余量确定切削深度:精、半精加工全部余量在一次走刀中去除
在中等功率机床上一次走刀ap可达8mm~10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量:对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度。
③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查,用公式 换算出查或计算法所得的转速nc查,根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速,再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。
对粗加工,选取实际切削速度Vc机实际进给量f机和背吃刀量asp之后,还要校验机床功率是否足够等,才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
工序40:粗铣上方端面
机床:立式铣床 X52K
刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数
铣削深度:
每齿进给量:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,取
机床主轴转速:
, 式(1.1)
实际铣削速度: 式(1.2)
进给量: 式(1.3)
工作台每分进给量:
:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,
被切削层长度:由毛坯尺寸可知
刀具切入长度:
式(1.4)
取
刀具切出长度:取
走刀次数为1
机动时间: 式(1.5)
工序50:粗铣下方端面
机床:立式铣床 X52K
刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数
铣削深度:
每齿进给量:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,取
机床主轴转速:
, 式(1.1)
实际铣削速度: 式(1.2)
进给量: 式(1.3)
工作台每分进给量:
:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,
被切削层长度:由毛坯尺寸可知
刀具切入长度:
式(1.4)
取
刀具切出长度:取
走刀次数为1
机动时间: 式(1.5)
工序60:精铣上方端面
机床:立式铣床 X52K
刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数
铣削深度:
每齿进给量:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,取
机床主轴转速,由式(1.1)有:
,
实际铣削速度,由式(1.2)有:
进给量,由式(1.3)有:
工作台每分进给量:
被切削层长度:由毛坯尺寸可知
刀具切入长度:精铣时
刀具切出长度:取
走刀次数为1。
机动时间,由式(1.5)有:
本工序机动时间
工序70:精铣下方端面
机床:立式铣床 X52K
刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数
铣削深度:
每齿进给量:根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,取
机床主轴转速,由式(1.1)有:
,
实际铣削速度,由式(1.2)有:
进给量,由式(1.3)有:
工作台每分进给量:
被切削层长度:由毛坯尺寸可知
刀具切入长度:精铣时
刀具切出长度:取
走刀次数为1。
机动时间,由式(1.5)有:
本工序机动时间
工序8:钻扩铰¢10孔
机床:钻床Z525
刀具:高速钢麻花钻
(1)先加工到尺寸为φ8.5
切削深度:
进给量:根据《机械加工工艺手册》表2.4.39,取
切削速度:参照《机械加工工艺手册》表2.4.41,取
机床主轴转速:,取
实际切削速度:
被切削层长度:
刀具切入长度:
刀具切出长度:
走刀次数为1
机动时间:
铰φ10孔到规定尺寸
取背吃刀量
切削速度,进给量则
采用Z525型立式钻床 取转速 故实际切削速度为
由
铰孔切入切出行程
该工序基本时间为
工序90:钻扩铰Φ12。
机床:立式钻床Z525
刀具:根据参照参考文献[3]表4.3~9选高速钢锥柄麻花钻头。
⑴ 钻孔
进给量:根据参考文献[3]表2.4~38,取。
切削速度:参照参考文献[3]表2.4~41,取。
机床主轴转速:
,
按照参考文献[3]表3.1~31,取
所以实际切削速度:
切削工时
被切削层长度:
刀具切入长度:
刀具切出长度: 取
走刀次数为1
机动时间:
⑵ 扩孔
刀具:根据参照参考文献[3]表4.3~31选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。
片型号:E403
切削深度:
进给量:根据参考文献[3]表2.4~52,取。
切削速度:参照参考文献[3]表2.4~53,取。
机床主轴转速:
按照参考文献[3]表3.1~31,取
所以实际切削速度:
切削工时
被切削层长度:
刀具切入长度有:
刀具切出长度: ,取
走刀次数为1
机动时间:
⑶ 铰孔Φ12
刀具:根据参照参考文献[3]表4.3~54,选择硬质合金锥柄机用铰刀。
切削深度:,且。
进给量:根据参考文献[3]表2.4~58,取。
切削速度:参照参考文献[3]表2.4~60,取。
机床主轴转速:
按照参考文献[3]表3.1~31取
实际切削速度:
切削工时
被切削层长度:
刀具切入长度,
刀具切出长度: 取
走刀次数为1
机动时间:
该工序的加工机动时间的总和是:
工序100:钻扩铰Φ25。
(1)钻¢25的孔
由资料[1]《机械加工工艺手册》表得:,,;
由式1.5得,,取
由式1.6得,
,,
根据式1.11可得
(3) 扩孔
由资料[1]《机械加工工艺手册》表2.4-52,取, ,;
由式1.5得,,取
由式1.6得,
,,
根据式1.11可得:
(5)铰孔
由资料[1]《机械加工工艺手册》表得:,;
由式1.5得,,取
由式1.6得,
,
铰圆柱孔时,由资料[1]《机械加工工艺手册》表得:
根据式1.11可得:
第4章 钻模夹具设计
4.1设计要求
为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具将用于Z525钻床。成批生产,任务为设计一钻φ25孔、钻φ12孔。
本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不是主要考虑的问题。
4.2夹具设计
4.2.1 定位基准的选择
为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。
由零件图可知:进行加工前,底面进行了粗、精铣加工,进行了粗、精加工。因此,定位、夹紧方案有:
方案:选外圆面平面、和侧面和V型块定位夹紧方式用操作简单,通用性较强的螺旋压块来夹紧。
为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。
4.2.2 切削力及夹紧力的计算
钻该孔时选用:钻床Z525,刀具用高速钢刀具。
由参考文献[5]查表可得:
切削力公式:
式中
查表得:
其中:
即:
实际所需夹紧力:由参考文献[5]表得:
有:
安全系数K可按下式计算有:
式中:为各种因素的安全系数,见参考文献[5]表 可得:
所以
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即:
安全系数K可按下式计算:
式中:为各种因素的安全系数,查参考文献[5]1~2~1可知其公式参数:
由此可得:
所以
由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。
夹紧力的确定
夹紧力方向的确定
夹紧力应朝向主要的定位基面。
夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。
(1) 夹紧力作用点的选择
a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。
b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。
c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。
(3)夹紧力大小的估算
理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。
估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。
估算的步骤:
a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理=Ф (FP)。
b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。
c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJ>FJ需。
夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。
仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。
夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。
一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹紧力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。
考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。
螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。
螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。
典型的螺旋夹紧机构的特点:
(1)结构简单;
(2)扩力比大;
(3)自琐性能好;
(4)行程不受限制;
(5)夹紧动作慢。
夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。
工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。
查参考文献[5]1~2~26可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:
式中参数由参考文献[5]可查得:
螺旋夹紧力:
该夹具采用夹紧机构, 由上述计算易得:
由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。
4.3定位误差的分析
为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。
与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示:
⑴定位误差 :
其中:
,
,
,
⑵ 夹紧误差 :
其中接触变形位移值:
查[5]表1~2~15有。
⑶ 磨损造成的加工误差:通常不超过
⑷ 夹具相对刀具位置误差:取
误差总和:
从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
4.4钻套、衬套、钻模板设计与选用
工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。
为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
极限
偏差F7
基本
极限
偏差D6
>0~1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
>1~1.8
4
+0.016
+0.008
7
>1.8~2.6
5
8
>2.6~3
6
9
8
12
16
>3~3.3
+0.022
+0.010
>3.3~4
7
+0.019
+0.010
10
>4~5
8
11
>5~6
10
11
10
16
20
>6~8
+0.028
+0.011
12
+0.023
+0.012
15
>8~10
15
18
12
20
25
>10~12
+0.034
+0.016
18
22
>12~15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
>15~18
26
30
0.012
>18~22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT150
>22~26
35
+0.033
+0.017
39
>26~30
42
46
25
HT150
56
>30~35
+0.050
+0.025
48
52
>35~42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
>42~48
110
66
>48~50
70
74
0.040
钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。
4.5 确定夹具体结构和总体结构
对夹具体的设计的基本要求
(1)应该保持精度和稳定性
在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。
(2)应具有足够的强度和刚度
保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。
(3)结构的方法和使用应该不错
夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。
(4)应便于铁屑去除
在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的,一般应在夹具体上面。
(5)安装应牢固、可靠
夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。
加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。
4.6夹具设计及操作的简要说明
夹具体是夹具的基础件,夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求,夹具体应有足够的刚度和强度,同时结构工艺性要好。
由于铸造工艺性好,几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制,同时吸振性良好、抗压能力好,故此选用铸造夹具体,材料选取HT150,铸造成型后时效处理,以消除内应力。
由于工件采用V型块定位Φ60mm外圆面,这就要求V型块固定在一个与水平面成45°的支撑面上。我们可以采用加工一有45°面的支撑块固定在夹具体上,经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。
4 总结
本设计研究过程中仍然存在不足之处,有的问题还待于进一步深入,具体如下:
(1)缺乏实际工厂经验,对一些参数和元件的选用可能不是非常合理,有一定的浪费。
(2)与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。
(3)系统的设计不太完善,在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。
(4)使用有一定的局限:人工操作多,零部件磨损度在实际中尚不明确。
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致 谢
本文从选题、方案论证到课题的研究都是在导师的全面、悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想,以及敏锐的洞察力,始终令学生敬佩,并将影响我的一生。值此成文之际,谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢!
在四年的学习和生活期间,始终得到攀枝花学院机电工程学院各位老师的无私帮助,在此深表感谢!
特别要感谢的是我的父母和家人!感谢父母在我成长的道路上给予的无私的爱,他们的理解和全力支持使我的论文得以顺利完成。
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最后,在本文结束之际,向所有为我的论文提出宝贵意见的评阅专家们表示衷心的感谢和崇高的敬意!
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