水泵叶轮加工工艺及铣十字槽夹具设计【含CAD图纸、说明书】
产品型号 零件图号 机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 30 铣 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.5主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 粗铣、精铣 80 底部端面 铣夹具,量具,铣刀 500 1.27 0.8 3 1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 期产品型号 水泵叶轮 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 2 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 40 铣 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.52 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 粗铣、精铣上端面 铣夹具,量具,铣刀 500 1.27 0.8 3 1 15 10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 期产品型号 水泵叶轮 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 3 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 50 粗车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.52 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留1mm 的精车余量 三爪卡盘, 盲孔偏刀,游标卡尺 800 12.7 0.5 2 1 15 10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 期产品型号 水泵叶轮 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 4 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 70 精车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.52 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求三爪卡盘,90 度偏刀,外圆偏刀,游标卡尺 570 25.7 0.8 2 1 15 10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 期产品型号 水泵叶轮 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 5 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 70 粗车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.52 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 车孔口槽 三爪卡盘, 盲孔偏刀,游标卡尺 500 1.27 0.8 3 1 15 10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 期产品型号 水泵叶轮 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 80 钻 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数钻床 Z525 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.52 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 钻铰 12 孔 钻夹具,量具,麻花钻 800 12.7 0.5 2 1 15 10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 期产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 7 页 第 7 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 90 铣槽 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件?80.5主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 铣十字槽 铣夹具,量具,立铣刀 500 1.27 0.8 3 1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 期产品型号 零件图号 机械加工工艺过程卡片产品名称 水泵叶轮 零件名称 水泵叶轮 共 1 页 第 1 页材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注工时/min 工 序号工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 准终 单件10 铸造 铸造出毛坯 铸造车间 一20 热处理 毛坯热处理,时效处理 铸造车间 一30 铣 粗铣、精铣 80 底部端面 机加工车间 二 X52K 面铣刀,游标卡尺 15min 15min40 铣 粗铣、精铣上端面 机加工车间 二 X52K 面铣刀,游标卡尺 15min 15min50 粗车 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留 1mm 的精车余量 机加工车间 二 CA6140 三爪卡盘,盲孔偏刀,游标卡尺 18min 18min60 精车 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求 机加工车间 二 CA6140三爪卡盘, 90 度偏刀,外圆 偏刀,游标卡尺 11min 11min70 粗车 车孔口槽 机加工车间 二 CA6140 三爪卡盘,盲孔偏刀,游标卡尺 18min 18min80 钻孔 钻铰 12 孔 机加工车间 二 Z525 麻花钻,游标卡尺 5min 5min90 铣槽 铣十字槽 机加工车间 二 X52K 立铣刀,游标卡尺 15min 15min100 钳 去毛刺,清洗 金工 钳工台 丝锥,锉刀,游标卡尺110 终检 终检入库设 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I学院毕 业 设 计 论 文水泵叶轮加工工艺及铣十字槽夹具设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日II摘 要水泵叶轮加工工艺及铣十字槽夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差IIIAbstractThe fixture design of a certain type of motor armature bracket parts processing and drilling machine is design process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning,IV目 录摘 要 IIAbstract.III目 录 IV第 1 章 序 言.1第 2 章 零件的分析.22.1 零件的形状 22.2 零件的工艺分析 2第 3 章 工艺规程设计.43.1 确定毛坯的制造形式 43.2 基面的选择 43.3 制定工艺路线 43.3.1 工艺路线方案一 .53.3.2 工艺路线方案二 .53.3.3 工艺方案的比较与分析 .53.4 选择加工设备和工艺装备 63.4.1 机床选用 .63.4.2 选择刀具 .63.4.3 选择量具 .63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 73.6 确定切削用量及基本工时 .8第 4 章 铣十字槽设计.204.1 设计要求 .204.2 夹具设计 .204.2.1 定位基准的选择 .204.2.2 切削力及夹紧力的计算 .204.3 夹具的夹紧装置和定位装置 204.4 定位误差的分析 .22V4.5 确定夹具体结构和总体结构 224.6 夹具设计及操作的简要说明 24总 结.25致 谢.26参考文献.271第 1 章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。水泵叶轮加工工艺及铣十字槽夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。2第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是水泵叶轮零件,主要作用是起分流作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2 零件的工艺分析由零件图可知,其材料为 HT200 ,该材料为 HT200,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。水泵叶轮零件主要加工表面为:1.铣端面,表面粗糙度 值为 3.2 。2.车内aRm孔,表面粗糙度 值 3.2 。3.钻中心孔,表面粗糙度 值 3.2 。aRm水泵叶轮共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)80 底部端面的加工表面:这一组加工表面包括:80 底部端面。(2).上端面的加工表面:3这一组加工表面包括: 上端面。其要求也不高,粗车后精车就可以达到精度要求。(3).钻 12 孔(4).铣十字槽4第 3 章 工艺规程设计本水泵叶轮假设年产量为 10 万台,每台车床需要该零件 1 个,备品率为 19%,废品率为 0.25%,每日工作班次为 2 班。该零件材料为 HT200 ,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铝铸造。依据设计要求 Q=100000 件/年,n=1 件/台;结合生产实际,备品率 和 废品率 分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+)(1+)=238595 件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200 ,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面的选择基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,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,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,对像水泵叶轮这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,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应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,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,此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能5性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10 铸造 铸造出毛坯20 热处理 毛坯热处理,时效处理30 铣 粗铣、精铣 80 底部端面40 铣 粗铣、精铣上端面50 粗车 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留 1mm 的精车余量60 精车 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求70 粗车 车孔口槽80 钻孔 钻铰 12 孔70 铣槽 铣十字槽 80 钳 去毛刺,清洗90 终检 终检入库3.3.2 工艺路线方案二10 铸造 铸造出毛坯20 热处理 毛坯热处理,时效处理30 铣 粗铣、精铣 80 底部端面40 铣 粗铣、精铣上端面50 粗车 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留 1mm 的精车余量60 精车 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求70 粗车 车孔口槽80 铣槽 铣十字槽 90 钻孔 钻铰 12 孔80 钳 去毛刺,清洗90 终检 终检入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要6换上相应的刀具。要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:10 铸造 铸造出毛坯20 热处理 毛坯热处理,时效处理30 铣 粗铣、精铣 80 底部端面40 铣 粗铣、精铣上端面50 粗车 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留 1mm 的精车余量60 精车 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求70 粗车 车孔口槽80 钻孔 钻铰 12 孔70 铣槽 铣十字槽 80 钳 去毛刺,清洗90 终检 终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗车、粗镗和精车、精镗。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的 CA6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序钻孔,选用 Z525 摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册 (主编 孟少农) ,第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。73.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“水泵叶轮” 零件材料为 HT200 ,查机械加工工艺手册 (以后简称工艺手册 ) ,表 2.2-17 各种铸铁的性能比较,HT200 的硬度 HB 为 143269,表 2.2-23 HT200 的物理性能,HT200 密度 =7.27.3( ) ,计算零件毛坯的重量约为 23cmg。kg表 3-1 机械加工车间的生产性质同类零件的年产量 件生产类别重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重120250 6.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 (第三版,艾兴、肖诗纲编,1993 年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。工序 30 粗铣、精铣 80 底部端面加工条件:工件材料: HT200,铸造。机床:X52K 立式铣床。查机械加工工艺师手册表 30-34 选择工艺装备及确定切削用量。刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数15YTmD0,此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量:Z=2mm。所以铣削深度 : 。pam29每齿进给量 :根据机械加工工艺师手册表 2.4-75,取 。fa Zmaf/10.取铣削速度 :参照机械加工工艺师手册表 30-34,取 。V sv2.由式 3-1 得机床主轴转速 :n21014.3610dV按照机械加工工艺师手册表 3.1-74 可以查得机床与之接近的转速为。30/minr实际铣削速度 :v smdn/73.16014.30进给量 : 。 fZaff /./8.工作台每分进给量 : 。 m in/28/.4svf 铣削宽度 :根据机械加工工艺师手册表 2.4-81,取 。a ma60刀具切出长度 :取 。2l走刀次数为 1根据机械加工工艺师手册: =249/(37.53)=2.21min。1t根据机械加工工艺师手册表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 。41.0ft根据机械加工工艺师手册切削工时: =249/(37.53)=2.21min。2t工序 40粗铣、精铣上端面已知加工材料为 HT200 铸铁,机床为床 X52K 铣床,工件装在专用夹具中。刀具:YG8 硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-63,可选铣刀直径 =220mm,齿数 Z=6。wd1)确定背吃刀量 ap:10map5.2)确定进给量 f:根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-15,可查得 =0.200.29mm/z。选zf择 =0.20mm/z,故 zfrmZfz /.160.3)确定切削速度 v:根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-25,可选择 =50m/min。cvmin/41.850910rdvnwcs 按 X52k 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:in/rin/08.69102vw工作台每分钟进给量为:min/2062.Mznfw按 X52k 机床工作台进给量表,选择 =130mm/min。Mzf则实际每齿进给量为:zmznfwM/2.0163工额定时的计算 :jTin85.2130486521 iflMzj工序 50 粗车内孔,粗车各台阶及圆弧圆角,注意各留 1mm 的精车余量所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1,由于CA6140 机床的中心高为 200 (表 1.30) ,故选刀杆尺寸 = ,刀片mHBm251611厚度为 。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角 = ,后角 =m5.4 0V120,主偏角 = ,副偏角 = ,刃倾角 = ,刀尖圆弧半径 = 。06vK09vK01s0srm8.确定切削深度 pa由于单边余量为 ,可在一次走刀内完成,故= = (3-p2695.7m.31).确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知:表 1.4刀杆尺寸为 , ,工件直径 400 之间时,m1625pam410进给量 =0.51.0fr按 CA6140 机床进给量(表 4.29)在机械制造工艺设计手册可知:=0.7f确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表 130,CA6140 机床进给机构允许进给力 =3530 。maxFN根据表 1.21,当强度在 174207 时, , , =HBSp4f75.0rmrK时,径向进给力: =950 。045RFN切削时 的修正系数为 =1.0, =1.0, =1.17(表 1.292) ,故实际f rofKsFfkrFfK进给力为:=950 =1111.5 (3-f17.N2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选 = 可用。frm7.0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9,车刀后刀面最大磨损量取为 ,车刀5.1寿命 = 。Tmin60.确定切削速度 0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11,当 硬质合金刀加工硬度 2002196YG的铸件, , ,切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin3切削速度的修正系数为 =1.0, =0.92, 0.8, =1.0, =1.0(见表tvKvsvKTvKv1.28) ,故:= tVv=63 (3-00.184.920.1123)min48= = =120 (3-nDVc10127ir4)根据 CA6140 车床说明书选择=1250nmir这时实际切削速度 为:cV= = (3-1cD01257min5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25, = , ,HBS160245pam3f,切削速度 时,rm75.0min50V=CPKW7.1切削功率的修正系数 =0.73, =0.9,故实际切削时间的功率为:krcPcr0=1.7 =1.2 (3-3.6)根据表 1.30,当 = 时,机床主轴允许功率为 = , ,故所nmi125r EPKW9.5CEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75 , = , = = , =paf7.0ni125rsr08.Vmin0工序 60 精车内孔,达到图纸尺寸公差要求所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1,由于CA6140 机床的中心高为 200 (表 1.30) ,故选刀杆尺寸 = ,刀片mHB2516厚度为 。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角 = ,后角 =m5.4 0V0,主偏角 = ,副偏角 = ,刃倾角 = ,刀尖圆弧半径 = 。06vK09vK01s0srm8.确定切削深度 pa由于单边余量为 ,可在一次走刀内完成,故5.2= = p.m251.确定进给量 f13根据切削加工简明实用手册可知:表 1.4刀杆尺寸为 , ,工件直径 400 之间时,m1625pam410进给量 =0.51.0fr按 CA6140 机床进给量(表 4.29)在机械制造工艺设计手册可知:=0.7f确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表 130,CA6140 机床进给机构允许进给力 =3530 。maxFN根据表 1.21,当强度在 174207 时, , , =HBSp4f75.0rmrK时,径向进给力: =950 。045RFN切削时 的修正系数为 =1.0, =1.0, =1.17(表 1.292) ,故实际f rofKsFfkrFfK进给力为:=950 =1111.5 由f17.N于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选 = 可用。frm7.0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9,车刀后刀面最大磨损量取为 ,车刀5.1寿命 = 。Tmin60.确定切削速度 0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11,当 硬质合金刀加工硬度 20021915YT的铸件, , ,切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin63切削速度的修正系数为 =1.0, =0.92, 0.8, =1.0, =1.0(见表tvKvsvKTvKv1.28) ,故:= tVv=63 (3-00.184.920.112)min48= = =120 (3-nDc127ir13)根据 CA6140 车床说明书选择=1250nmir这时实际切削速度 为:cV= = (3-1cD01257min1414).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25, = , ,HBS160245pam3f,切削速度 时,rm75.0min50V=CPkw7.1切削功率的修正系数 =0.73, =0.9,故实际切削时间的功率为:rcPcrK0=1.7 =1.2 3.k根据表 1.30,当 = 时,机床主轴允许功率为 = , ,故所ni125EPkw9.5CEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25 , = , = = , =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0.计算基本工时(3-flt15)工序 70 车孔口槽所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1,由于CA6140 机床的中心高为 200 (表 1.30) ,故选刀杆尺寸 = ,刀片mHBm2516厚度为 。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角 = ,后角 =m5.4 0V0,主偏角 = ,副偏角 = ,刃倾角 = ,刀尖圆弧半径 = 。06vK09vK01s0sr8.确定切削深度 pa由于单边余量为 ,可在一次走刀内完成5.2.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知:表 1.4刀杆尺寸为 , ,工件直径 400 之间时,m1625pam410进给量 =0.51.0fr按 CA6140 机床进给量(表 4.29)在机械制造工艺设计手册可知:=0.7f确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表 130,CA6140 机床进给机构允许进给力 =3530 。maxFN根据表 1.21,当强度在 174207 时, , , =HBSp4f75.0rmrK时,径向进给力: =950 。045RFN15切削时 的修正系数为 =1.0, =1.0, =1.17(表 1.292) ,故实际fFroFfKsFfkrFfK进给力为:=950 =1111.5 由f17.N于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选 = 可用。frm7.0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9,车刀后刀面最大磨损量取为 ,车刀5.1寿命 = 。Tmin60.确定切削速度 0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11,当 硬质合金刀加工硬度 20021915YT的铸件, , ,切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin63切削速度的修正系数为 =1.0, =0.92, 0.8, =1.0, =1.0(见表tvKvsvKTvKv1.28) ,故:= tVv=63 (3-00.184.920.112)min48= = =120 (3-nDc127ir13)根据 CA6140 车床说明书选择=1250nmir这时实际切削速度 为:cV= = (3-1cD01257min14).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25, = , ,HBS160245pam3f,切削速度 时,rm75.0min50V=CPkw7.1切削功率的修正系数 =0.73, =0.9,故实际切削时间的功率为:rcPcrK0=1.7 =1.2 3.k16根据表 1.30,当 = 时,机床主轴允许功率为 = , ,故所nmi125r EPkw9.5CEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25 , = , = = , =paf7.0ni125rsr08.Vmin0工序 80 钻铰 12 孔本工序采用计算法。表 3-5 高速钢麻花钻的类型和用途标准号 类型 直径范围(mm) 用途GB1436-85 直柄麻花钻 2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85 直柄长麻花钻 1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85 锥柄麻花钻 3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85 锥柄长麻花钻 5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用 Z525 摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表 2.4-37 钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为 4500,表 10.2-5 标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻 ,则螺旋角 =30 ,锋交 2 =118 ,后角 a =10 ,横2500f0刃斜角 =50 ,L=197mm,l =116mm。01表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自 GB6137-85) mm直柄麻花钻直径范围l l111.8013.20 151 101表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据 GB6137-85) ()d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度( 1)后刀面最大磨损限度 mm钻头刀具材料 加工材料直径 d0(mm)1720高速钢 铸铁 0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度 T min刀具直径d0(mm)刀具类型 加工材料 刀具材料1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢 60钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量为 f=0.250.65 ,根据表 4.13 中可知,进给量取 f=0.60 。zm* rm.确定切削速度查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表 10.4-17 高速钢钻头在HT200(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12 ,参考机in械加工工艺手册 孟少农 主编,表 10.4-10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K =1.0,R =0.85。mvtvV=12 =10.32 (3-85.0min17)则 = =131 (3-nir18)查表 4.2-12 可知, 取 n = 150* minr则实际切削速度 = = =11.8v实3.6.5.2 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床,刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻, 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10 的钻孔进给m量为 0.200.35 。rm则取 rf30.23.110d0514.318确定切削速度,根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 (3-min0kfaTdcvvyxpmzv20)查得参数为 ,刀具耐用度 T=3515.0,.,25.,1.8zcvvvv min则 = =1.65.0125.02.337in所以 = =72n4.6mir选取 i120所以实际切削速度为 =2.647.3vin确定切削时间(一个孔) =ts20.8工工序 100 铣十字槽机床的选择:X52K 型铣床(1)选择刀具:查 ,根据表 2.1-72,因为铣削宽度 机 械 加 工 工 艺 手 册 1wam2)查 ,根据表 2.1-20,选择 7:24 锥柄立铣刀 ,标准 机 械 加 工 工 艺 手 册 4od系列 L=198mm,标准系列 l=63mm,粗齿数为 4。(2)选择切削用量1)决定铣削深度铣削深度由工序决定,因为每次的铣削深度不大,故均可以一次性走完,则粗铣削时 为 3.4mm。pa2)决定每齿进给量 zf查 ,根据表 2.1-72,当铣削宽度 =12mm 时,铣刀的每齿进 机 械 加 工 工 艺 手 册 ea给量 ,取 ,所以 。fa0.5.8/m齿 fa0.5/齿 0.54.2/zf mr3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命19查 ,根据表 2.1-75,可选择高速钢立铣刀, ,粗铣, 机 械 加 工 工 艺 手 册 15odm后刀面的最大磨损限度为 0.30.5mm,查 ,根据表 2.1-76,可选 机 械 加 工 工 艺 手 册 用 的高速钢立铣刀,其耐用度 T=90min。04dm4)决定切削速度查 ,根据表 2.1-77 可查得: =1.18, =1.0, =0.9, 机 械 加 工 工 艺 手 册 MvKTvvKs=1.2, =1.0, =1.25(铣削余量较小时, )tvKBvkrvK034rk1.8X0.912.51.93vvMTStBkrv铣削速度计算公式:vvzqoxypumpeCdVaf查 ,根据表 2.1-77 可查得: 机 械 加 工 工 艺 手 册 290.45.10.5.0.1m.3vvvvvvqup, , , , , , ,所以 m/min.40.30.15012993.8Vr/min7nD查 ,根据表 3.30,X52K 万能铣床的使用说明书,选择: 机 械 加 工 工 艺 手 册 20r/mi680/incfv,这时实际切削速度 为cVm/min2415100cDn工序 110 插齿加工查 ,根据表 2.1-77 可查得: =1.18, =1.0, =0.9, 机 械 加 工 工 艺 手 册 MvKTvvKs=1.2, =1.0, =1.25(铣削余量较小时, )tvKBvkrvK034rk1.8X0.912.51.93vvMTStBkrv铣削速度计算公式:vvzqoxypumpeCdVaf查 ,根据表 2.1-77 可查得: 机 械 加 工 工 艺 手 册 290.45.10.5.0.1m.3vvvvvvqup, , , , , , ,20所以 m/min0.450.3.1.0.129593.8Vr/min7nD查 ,根据表 3.30,X52K 万能铣床的使用说明书,选择: 机 械 加 工 工 艺 手 册 20r/mi680/incfv,这时实际切削速度 为cVm/min2415100cDn第 4 章 铣十字槽设计为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具十字槽的专用夹具,本夹具将用于 X52K 立式铣床。4.1 设计要求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。214.2.2 切削力及夹紧力的计算4.3 夹具的夹紧装置和定位装置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。在这次夹具设计中,定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向,用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后,用定22位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位,把压板压紧,之后取出定位插销。刀具:铣刀。刀具有关几何参数: 015001顶 刃 0n侧 刃 601530rK40Dm6dm2.5L2Z.8/famzap.2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式:0.8.10.35pzFafBzn有: .9.8.1.10.1254836.2()N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:FKW安全系数 K 可按下式计算:6543210式中: 为各种因素的安全系数,查参考文献 5121 可知其公式参数:6123456.,.0,1.,3KK由此可得: 0.31.056所以 8415()KWFN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。查参考文献51226 可知移动形式压板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: )(210 tgtQLWz式中参数由参考文献5可查得:6.2.76zr90105229螺旋夹紧力: 048()N该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如 2.1.23由表 得:原动力计算公式 261001KLWl即: 0478.23.932.75()KWLNl 由上述计算易得: K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。4.4 定位误差的分析制造误差 ZZ(1)中心线对定位件中心线位置精度. 取 .m05.3.2m04.2(2)同轴度误差(查表 P297)故,8.3 mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 则 .014.0知此方案可行。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。24(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由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。
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