方套的钻5-φ14孔夹具设计及加工工艺装备含4张CAD图
方套的钻5-14孔夹具设计及加工工艺装备含4张CAD图,14,夹具,设计,加工,工艺,装备,CAD
方套的机械加工工艺规程及钻孔锪平工序的夹具设计任务书一、机械制造技术综合训练目的机械制造技术综合训练是本专业的一个重要教学环节。它一方面要求学生通过本环节学习获得综合运用所学课程知识进行工艺及结构设计的基本能力,另一方面也为以后进行毕业设计做好相关准备。学生通过本次综合训练,应在下述各方面得到锻炼:(1) 能熟练运用机械制造基础课程中的基本理论以及在相关实习中学到的实践知识,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,保证零件的加工质量。 (2) 提高结构设计能力。学生通过设计夹具(或量具)的训练,应当获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 (3) 学会使用手册及图表资科。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处;能够做到熟练运用。二、课题名称及内容课题名称:方套零件的机械加工工艺规程及钻孔锪平工序的夹具设计设计内容:设计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,保证零件的加工质量。设计内容包括编制工艺规程、设计夹具等部分。 三、任务和要求(1) 零件年产量:50006000件(2) 绘制零件图:3号和2号图纸,1张(3) 绘制毛坯图:3号和2号图纸 ,1张(4) 工艺过程综合卡:1号图纸,1张(5) 夹具总图:1号或0号图纸,1张(6) 设计说明书:20页以上,包括零件结构分析, 毛坯的设计,粗精基准的选择,工艺路线的拟定,切削用量的计算,定位元件分析,定位误差分析等。四、主要知识点(1) 零件毛胚的选择(2) 工艺路线的拟定(3) 机械加工工艺规程(4) 夹具设计五、时间分配(1) 分析零件,画零件图 画毛坯图 共2天(2) 制定工艺过程,填写综合卡 5.5天(3) 设计夹具 6天(4) 编写说明书,答辩 1.5天六、参考资料1 李益民. 机械制造工艺简明设计手册,北京:机械工业出版社,2011.2 艾兴,肖诗钢. 切削用量简明手册,北京:机械工业出版社,1994.3 王小华等. 机床夹具图册,北京:机械工业出版社,1992.4 编辑委员会. 金属切削机床夹具设计手册,北京:机械工业出版社,1995.5 修订组. 金属机械加工工艺人员手册,上海:上海科学技术出版社,1979.6 编写组.机床设计手册,北京:机械工业出版社,1978. 7 中国纺织大学,哈尔滨工业大学,天津大学. 机床设计图册,上海:上海科学技术出版社,1979.8 孟宪栋. 机床夹具图册,北京:机械工业出版社,2011年.9 赵家奇机械制造工艺学课程设计指导书(2版),北京:机械工业出版社,2006年.10 曾志新,吕明机械制造技术基础,武汉:武汉理工大学出版社,2001年.零件图:目录任务书1一、零件毛坯的选择5二、工艺路线的拟定7三、机械加工工艺规程7四、夹具设计19五、参考资料19一、零件毛坯的选择1. 工艺分析:(1) 方套零件材料为HT200,用于与其他零件配合使用,有一定的精度要求和适当的刚性和强度。由于是铸件,需要时效处理,目的是使材料,消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等。考虑安排铸造之后,机械加工之前。该方套主要加工表面有30槽、8孔、四面外形、安装孔。次要倒角。零件生产纲领为5000-6000件/年,方套为小型零件,故确定生产类型为大批量生产。经过对零件的工艺分析,零件材料为HT200,由于方套外形尺寸不大,大批量生产,故采用机器砂型铸造成。(2) 由于是砂型铸造,根据GB/T6414.1-1999铸件 尺寸公差及机械加工余量规定,铸件的公差等级CT为8-12级,选择10级。由零件图可知零件外型最大尺寸130mm,查1表1得,CT为3.6mm。(3)方套由于是砂型铸造,根据GB/T6414.1-1999铸件 尺寸公差及机械加工余量规定,铸件的机械加工余量等级RMA为E-G级,选择F级。由零件图可知零件外型最大尺寸130mm,查1表2得,RMA为1.5mm。根据GB/T6414.1-1999铸件 尺寸公差及机械加工余量规定,毛坯尺寸公式如下:外径RF+2RMA+CT/2内孔RF-2RMA-CT/2零件加工表面尺寸计算如下:80+2*1.5+3.6/284.8取8533+2*1.5+3.6/237.8取38 30-2*1.5-3.6*225.2取25其它孔及槽由于尺寸比较小,铸造困难,加工不好找正,所以不铸出,由后序机械加工所得。毛坯图:(4) 精基准的选择 根据方套的结构特点,选择一面两孔做为精基准。(5) 粗基准的选择 零件件为方体,一般情况下以外形作为粗基准,保证定位准确夹紧可靠,利用外形加工孔有槽。二、工艺路线的拟定(1) 粗加工阶段:粗加工四周外形及槽。(2) 精加工阶段:精加工孔。(3) 热处理工序的安排在机械加工之前。(4) 基面先行原则 该零件进行加工时,先加工四周外形。后面加工以四周外形为基准。(5) 先粗后精原则 加工粗基准四周外形及其槽。(6) 先面后孔原则 加工完四周外形及槽,加工孔。综上所述,工艺加工路线如下: 7方案一:1、铸造2、时效处理3、铣两侧大端面及R26.5端面4、铣两侧小端面5、铣下端面6、铣上端面及R67圆弧7、铣槽8、铣角度9、铣倒角10、钻8孔11、钻安装孔12、钻铰8孔方案二:1、铸造2、时效处理3、铣两侧大端面及R26.5端面4、钻8孔面5、钻安装孔6、钻铰8孔7、铣槽8、铣角度9、铣倒角10、铣两侧小端11、铣下端面12、铣上端面及R67圆弧分析可知方案二不符合先面后孔原则,难以实现加工要求,而方案一便于加工实现,工序之间便于操作,于是选择方案一加工。三、 机械加工工艺规程铣两侧大端面及R26.5端面:33工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣50.36.333330.36.3铸造51.812.533+5=38381.816铣两侧小端面80:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣5-0.16.38080 0 -0.16.3铸造51.812.580+5=85851.816铣下端面82.5:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣2.50.36.382.582.50.36.3铸造2.51.812.582.5+2.5=85851.816铣上端面及R6780:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣2.50.36.380800.36.3铸造2.51.812.580+2.5=82.582.51.816铣槽30:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣5+0.2 -0.13.23030+0.2 -0.13.2铸造51.812.530-5=25251.816铣角度9:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣90.26.3990.26.3铸造91.812.59-9=0016铣倒角5:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣50.056.3550.056.3铸造51.812.55-5=0016钻8孔8:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铣80.16.3880.16.3铸造81.812.58-8=0016钻孔锪平面82.5:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m钻8.50.16.38.58.50.16.3铸造8.51.812.58.5-8.5=0016锪14.50.16.314.514.50.16.3铸造14.51.812.514.5-14.5=0016钻铰孔8:工序名称供需间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度Ra/m尺寸、公差/mm表面粗糙度Ra/m铰0.2+0.041.688+0.04 01.6钻7.80.056.38-0.2=7.87.80.056.3铸造81.812.57.8-7.8=0016机械加工切削用量已知:加工材料:HT200,铸件;工件尺寸:坯件85*85*38;加工后80*80*33加工要求:铣削后表面粗糙度6.3,3.2,1.6。铣两侧大端面及R26.5端面选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢套式立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径100齿数12(1) 选择切削用量确定铣削宽度:85确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数12,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(2) 确定每转进给量f=XZ=0.2X12=2.4(3) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为119mm/min。铣两侧小端面选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径40齿数6(4) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数6,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(5) 确定每转进给量f=XZ=0.2X6=1.2(6) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为47.7mm/min。铣下端面选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径40齿数6(7) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数6,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(8) 确定每转进给量f=XZ=0.2X6=1.2(9) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为47.7mm/min。铣上端面及R67选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径40齿数6(10) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数6,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(11) 确定每转进给量f=XZ=0.2X6=1.2(12) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为47.7mm/min。铣槽选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径30齿数6(13) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数6,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(14) 确定每转进给量f=XZ=0.2X6=1.2(15) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为35.8mm/min。铣角度选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径40齿数6(16) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数6,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(17) 确定每转进给量f=XZ=0.2X6=1.2(18) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为47.7mm/min。铣倒角选择机床 X51,专用夹具。选择刀具:选用高速钢锥柄立铣刀,根据书目切削用量简明手册刀具尺寸为外径20齿数6(19) 选择切削用量确定铣削宽度:33确定被吃刀量: 由于加工余量5,由于两侧铣削故可在两次走刀内切完,则2.5确定每齿进给量:粗铣采用粗齿,选齿数4,根据书目切削用量手册,0.15-0.3,选取0.2(20) 确定每转进给量f=XZ=0.2X4=0.8(21) 确定铣削速度根据书目切削用量手册,铣削速度,则,根据X51铣床说明书,选择,则实际切削速度为23.9mm/min。钻18孔(1) 背吃刀量的确定 取ap=18/2=9(2) 进给量的确定 由机械制造工艺设计简明手册表4.2-14,选取该工步的每转进给量f=0.3/r,参照表4-9所列Z525型立式钻床的实际进给量,取f=0.28/r.(3) 切削速度的计算 由切削用量表2.13,工件材料铸铁,切削速度v=25m/min。由公式(5-1)n=1000v/d=100025/(8)=995.2r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=960r/min,由公式(5-1)可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=9608/1000=23.5m/min钻钻锪平机床:选用立式钻床Z535(1)钻孔1. 选择刀具:高速钢莫氏锥柄麻花钻 直径8.5(1) 背吃刀量的确定 取ap=8.5/2=4.25(2) 进给量的确定 由机械制造工艺设计简明手册表4.2-14,选取该工步的每转进给量f=0.2/r,根据Z535选择f=0.22/r(3) 切削速度的计算 由切削用量手册表2.13,工件材料为铸铁,切削速度v=25m/min。由公式n=1000v/d=100025/(8.5)=936.7r/min参照表4.2-14所列Z535型立式钻床的主轴转速,取转速n=960 r/min,由公式可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=9608.5/1000=25.6m/min(2)锪孔1. 选择刀具:高 速 钢铣刀 直径14.5(1) 背吃刀量的确定 取ap=6.5/2=3.25(2) 进给量的确定 由切削用量手册表2.10,选取该工步的每转进给量f=0.5/r,参照表4.2-14所列Z535型立式钻床的实际进给量,取f=0.43/r.(3) 3)切削速度的计算 由切削用量手册表2.13,工件材料铸铁,切削速度v=25m/min。由公式n=1000v/d=100025/(16.5)=482.5r/min参照表4.2-15所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=545 r/min,由公式 可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=54516.5/1000=28.3m/min钻铰孔钻7.8孔(1)背吃刀量的确定 取ap=7.8/2=3.9(2)进给量的确定 由机械制造工艺设计简明手册表4.2-14,选取该工步的每转进给量f=0.3/r,参照表4-9所列Z535型立式钻床的实际进给量,取f=0.28/r.(3)切削速度的计算 由切削用量表2.13,工件材料铸铁,切削速度v=25m/min。由公式(5-1)n=1000v/d=100025/(7.8)=1020.7r/min参照表4-9所列Z535型立式钻床的主轴转速,取转速n=960r/min,由公式(5-1)可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=9607.8/1000=23.5m/min铰8孔(1)背吃刀量的确定 取ap=0.2/2=0.1(2)进给量的确定 由机械制造工艺设计简明手册表4.2-14,选取该工步的每转进给量f=0.2/r,参照表4-9所列Z535型立式钻床的实际进给量,取f=0.22/r.(3)切削速度的计算 由切削用量表2.13,工件材料铸铁,切削速度v=30.5m/min。由公式(5-1)n=1000v/d=100030.5/(8)=1214.2r/min参照表4-9所列Z535型立式钻床的主轴转速,取转速n=1360r/min,由公式(5-1)可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=13608/1000=34.2m/min时间定额 时间定额=基本时间辅助时间布置工作地时间休息与生理需要时间准备与终结时间。由于输出轴的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;辅助时间取基本时间的18%;布置工作地时间tb取作业时间的5%;休息与生理需要时间取作业时间的3%。单件时间定额的计算:Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)基本时间的计算:由表6.2-1,基本时间tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,其中l=切削长度,取kr=45。,l2=4,l1=ap/tankr2;以下按每序每个工步计算时间定额:10序 铣两侧大端面及R26.5端面Tj(85+2.5+2+4)/(380*2.4)0.1Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.12Tj(85+2.5+2+4)/(380*2.4)0.1Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.1220序铣两侧小端面Tj(85+2.5+2+4)/(380*1.2)0.21Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.24Tj(85+2.5+2+4)/(380*1.2)0.21Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.2430序铣下端面Tj(80+2.5+2+4)/(380*1.2)0.19Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.2340序铣上端面及R67Tj(80+2.5+2+4)/(380*1.2)0.19Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.2350序铣槽Tj(80+2.5+2+4)/(380*1.2)0.19Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.2360序铣角度Tj(80+9+2+4)/(380*1.2)0.21Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.2570序铣倒角Tj(80+5+2+4)*4/(380*0.8)1.2Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)1.4380序钻孔Tj(4+4+2+4)/(960*0.28)0.05Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.0690序钻孔锪平Tj(30+4.25+2+4)*5/(960*0.22)0.95Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)1.14Tj(25+7.25+2+4)*5/(545*0.43)0.85Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.97100序钻铰孔Tj(80+3.9+2+4)/(960*0.28)0.33Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.4Tj(80+0.1+2+4)/(1360*0.22)0.29Tdj=tjtj18%(tjtj18%)(3%5%)0.34四、夹具设计夹具设计:(1) 定位基准的选择由零件图可知,有公差和粗糙度要求,所以为了减小定位误差,甚至至于零,其设计基准为方套的槽。为了提高加工效率,现决定用高速钢刀具对毛坯面进行加工。刀具:直柄钻头,立铣刀。该夹具以一面一槽定位,尺寸公差为0.2。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: 由参考文献5可得: 定位孔的定位误差 : 其中:0.3, 0.013, 0, 0.313 夹具装配图 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:0.313+0.005+0.010.1560.3280.4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。夹具设计及操作的简要说明如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 使用时将零件放在定位块上,由槽定位。将夹紧螺钉拧紧。加工完一个工件后将螺母松开,拿下零件。换上一个待加工零件,依次循环。五、参考资料1 李益民. 机械制造工艺简明设计手册,北京:机械工业出版社,2011.2 艾兴,肖诗钢. 切削用量简明手册,北京:机械工业出版社,1994.3 王小华等. 机床夹具图册,北京:机械工业出版社,1992.4 编辑委员会. 金属切削机床夹具设计手册,北京:机械工业出版社,1995.5 修订组. 金属机械加工工艺人员手册,上海:上海科学技术出版社,1979.6 编写组.机床设计手册,北京:机械工业出版社,1978. 7 中国纺织大学,哈尔滨工业大学,天津大学. 机床设计图册,上海:上海科学技术出版社,1979.8 孟宪栋. 机床夹具图册,北京:机械工业出版社,2011年.9 赵家奇机械制造工艺学课程设计指导书(2版),北京:机械工业出版社,2006年.10 曾志新,吕明机械制造技术基础,武汉:武汉理工大学出版社,2001年.22
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