K130-支架尾座体零件加工工艺及镗φ80mm孔夹具设计【含CAD图纸、工序卡、说明书】
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毕业设计(论文)中期报告 题目:尾座体零件加工工艺及其典型夹具设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013年 3 月 18 日1设计(论文)进展状况1.1零件分析确定材料、毛坯 尾座体是机床不可缺少的一部分,起着带动顶尖在工作台上移动,夹紧和松开工件的作用。由于尾座体要求有较高的强度和刚度,以及良好的耐磨性和疲劳强度,材料选择铸钢。因为零件在工作中承受静载荷以及小量的动载荷,为了使金属纤维尽量不被切断,非加工表面对称均匀,使零件工作可靠,并且铸件的铸造性能较好,。由于该零件的轮廓尺寸不大,生产类型为大量生产,又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度,确定采用铸造成型。1.2基面选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择:对尾座这样的箱体零件来说通常以不加工的面作为粗基准。精基准的选择:精基准的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。因此采用底面和侧面做为精基准。1.3加工工艺工序:铸造工序:时效处理工序:粗精铣左右端面工序:粗铣,半精铣,精铣下底面工序:粗铣,半精铣,精铣左端底侧面工序:粗镗,精镗80H7孔工序:去毛刺工序:质检工序IX:入库1.4夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。专用夹具是为某工序而特定设计制造的夹具。它优点是针对性强,结构简单,刚性好,操作容易,装夹容易,生产率高。缺点是设计周期长,产品更新换代后往往不能继续使用,适应性差;费用较高。机床夹具一般由功能相互独立而又相互联系的以下六部分组成:1.定位元件。2.夹紧元件。3.对刀或引导元件,它是保证夹具相对刀具的正确的位置。4.夹具体,它与机床有关部件相连接,以确定夹具相对于机床的位置。5.连接元件,确定夹具在机床上的正确位置等。6.其它元件或装置,适用于有特殊要求的元件。根据本设计所要加工零件的特点,查阅相关资料设计出加工要求的夹具。本设计中选粗精铣左右端面作为设计夹具的参照物。完成如图1夹具: 图1 尾座体夹具装配图 2存在问题及解决措施 本课题主要研究尾座体的工艺规程和夹具设计,主要难点就在于不太熟悉的夹具设计、刀具的选择、加工工艺的计算。解决措施:认真下功夫进行软件的学习并进行多次的模拟实践,和老师进行沟通,自己查阅书籍,对刀具和切削用量进行更深一步的了解,借鉴别人经验进行对自己的尾座体加工方案进行的修改。3后期工作安排3.1进一步完善加工工艺和夹具。3.2绘制个夹具的装配图、部分零件工程图。3.3完成毕业论文,准备终期答辩。 指导教师签字: 年 月 日夹具定位规划中完整性评估和修订CAM实验室,机械工程学系,伍斯特理工学院研究院,100路,伍斯特,硕士01609,美国2004年9月14日收稿;2004年11月9日修订;2004年11月10日发表摘 要几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而,如何分析和修改在实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中,提出了一种方法来描述在限制约束下的重点夹具系统的几何约束状态。一种限制约束下状态,如果它存在,可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的所有限制约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划,并为修订提供指引,以最终实现确定性的定位。 关键词:夹具设计;几何约束;确定性定位;限制约束;过约束1.介绍夹具是用于制造工业进行工件牢固定位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步,夹具设计需要,以确保定位精度和三维工件的精度。 3-2-1原则,在一般情况下,是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 V型块和销孔定位原则也常用。一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是,必须提供工件确定的位置。这种观点指出,定位计划生产的确定位置,工件不能移动,而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一,许多研究人员关于几何约束状态的研究表明,工件在任何定位计划分为以下三个类别:1、良好的约束(确定性):工件在一个独特的位置进行配合,工件表面与6个定位器取得联系。 2、限制约束:不完全约束工件的自由度。 3、过约束:工件自由度超过6定位的制约。 在1985年,浅田1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程,基于分析形成了调研后,确定定位。周等2在1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等3考虑定位工件的接触的影响,而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵,并指出,两个接触的机构不应该有平等的,但在接触点曲率相反。卡尔森4认为,可能没有足够的应用,如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似的非小线性。他提出一个二阶泰勒展开,其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉5应用周对3-2-1的位置拟订,制定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究很少注意非确定性分析的位置。在浅田的拟定方案中,他们假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置q*,而应放置工件表面和分片,可微函数是gi(见图1)。 表面函数定义为:gi(q*)=0是确定的,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。gi(q)=0,i=1,2,.,n (1)其中n是定位器的位置与方向,代表了工件的定位和方向。只有考虑到目标位置q*附近在处:浅田表明 (2) hi是几何函数的雅可比矩阵,矩阵式所示(3)。确定定位如果雅可比矩阵满秩,可满足要求。 (2)只有q=q*一个解决办法 (3)在1个3-2-1定位计划中,一个约束方程的雅可比矩阵的满秩的约束状态如表1所示。如果定位是小于6,工件是限制约束的,即存在至少有一个工件自由定位议案不受限制的。如果矩阵满秩,但定位大于6定位,工件是过约束,这表明存在至少一个定位等;而几何约束工件被删除不影响的状态。找出一个模型除了3-2-1,可以建立基准框架提取等效的定位点。胡等6已经发展出一种系统的方法,对这个用途。因此,这则能适用于所有的定位方案。图1 .夹具系统模型。表1 等级 数量的定位 地位 6 Over-constrained康等7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们的CAFDV系统可以计算出雅可比矩阵和它的排名来确定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。熊等人8提出的等级检查方法的定位矩阵WL(见附件)。他们还介绍了左/右边的定位矩阵广义逆理论,分析了工件的几何误差。结果表明,定位及发展方向误差X和位置误差r的工件定位相关如下: Under-constrained:X=WLr, (4)Well-constrained :X=(WTLWL)-1WLTr, (5)Over-constrained:X=WLT(WTLWL)-1r+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL), (6)是任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标,评价定位配置,其次是通过约束非线性规划的优化。然而,他们的研究分析,不涉及非确定性定位的修订。目前,还没有就如何处理与提供确定的位置的夹具设计系统的研究。 2.定位完整性评价如果不确定性的位置达到夹具系统设计的要求,设计师知道约束状态是什么,以如何改善设计是非常重要的条件。如果夹具系统是过度约束,是理想定位需要的不必要的信息。而下约束时,所有有关知识约束工件的议案,可以引导设计师选择额外的定位或使得修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。在本文中,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态(见附件为获得的定位矩阵)。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位WL:如图3所示,在给定的定位器数量n,定位法向量ai,bi,ci和定位的位置xi,yi,zi每一个定位器,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下: (7)当等级(WL)=6,n=6时,是工件良好约束。 当等级(WL)=6,n6时;是工件过约束。这意味着(n-6)有不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制(n-6)定位器。这种状态的数学表示方法,那就是(n-6)在定位向量矩阵,可表示为线性组合的其他六行向量。 图2 几何约束状态描述 图3一个简化的定位方案。定位方案,提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位:1、找到所有的(n-6)组合定位的。2、为每个组合,从(n-6)定位器确定定位方案。3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。4、如果等级不变,被删除的(n-6)定位器是负责过约束状态。这种方法可能会产生多种解决方案,并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除以最佳定位性能。 当等级(WL)6,工件的限制约束。参考文献1 Asada H, By AB.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 IEEE J机器人autom1985; RA-1:86-93。2 zhou YC,Chandru V,Barash MM。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反ASME J英工业1989;111:299-306。3 Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 J制造业科学与工程2003;125:316-24。4 Carlson JS。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析“。 ASME J制造业2001年科学与工程;123(3):462-72。5 Marin R, Ferreira P.确定性3-2-1定位计划的运动学分析和综合加工装置。 ASME J制造业科学与工程2001年;123:708-19。6 Hu W.设置规划和公差分析。博士论文中,伍斯特理工学院;2001年。7 Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.计算机辅助夹具设计验证。大会Autom2002;22:350-9。8 Rong KY, Huang SH, Hou Z.先进的计算机辅助夹具设计。波士顿:爱思唯尔;2005年。机械加工过程卡片产品型号 零(部)件图号 共(6)页产品名称 机床尾座体零(部)件名称 尾座体 第(1)页材料牌号 HT150毛坯种类 铸件毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件10 铸造铸造毛坯铸20时效处理时效处理铸 30 铣粗铣上顶面金工立铣床X51YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺 40 铣粗铣精铣240x240面金工立铣床X51YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺 50 铣粗铣精铣左右端底侧面金工卧铣床X6140YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺 60铣粗铣精铣120x120端面金工卧铣床X6140YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺 70镗粗镗精镗80孔金工卧式镗床T68高速钢镗刀 80去毛刺倒角和毛刺金工 90 质检按图纸要求检验 100 入库 设计(日期)审核(日期)标准(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2013.5.1机械加工工序卡片产品型号零件图号 共(6)页产品名称 机床尾座体零件名称 尾座体 第(2)页车间工序号工序名称材 料 牌 号金30 铣端面HT150毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511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 (分)准终单件0.55工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助粗铣上顶面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺750141.32310.55设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013.5.1机械加工工序卡片产品型号零件图号 共(6)页产品名称机床尾座体零件名称 尾座体 第(3)页车间工序号工序名称材 料 牌 号金40 铣端面HT150毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511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 (分)准终单件2.6工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣240x240端面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺200150.732.511.02精铣240x240端面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺200150.720.511.6设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013.5.1机械加工工序卡片产品型号零件图号 共(6)页产品名称机床尾座体零件名称 尾座体 第(4)页车间工序号工序名称材 料 牌 号金50 铣端面HT150毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X61401夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件1.0工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/smm/rmm机动辅助1粗铣左端底侧面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺750141.33210.32精铣左端底侧面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺100015720.510.213粗铣右端底侧面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺750141.33210.28 4精铣右端底侧面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺1000157 2 0.5 10.21设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013.5.1机械加工工序卡片产品型号零件图号 共(6)页产品名称车床尾座体零件名称 尾座体 第(5)页车间工序号工序名称材 料 牌 号金60 铣端面HT150毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X61401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 (分)准终单件0.65工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣120x120端面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺480 180.9 3210.222精铣120x120端面YG8硬质合金套式面铣刀、游标卡尺480180.920.510.43 设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013.5.1机械加工工序卡片产品型号零件图号 共(6)页产品名称车床尾座体零件名称 尾座体 第(6)页车间工序号工序名称材 料 牌 号金70 镗孔HT150毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T681夹具编号夹具名称切削液专用夹具 亚硝酸钠工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件24.8工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗镗80孔高速钢镗刀125310.521112精镗80孔高速钢镗刀80200.40.5113.8 设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记数量更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013.5.1 毕业设计(论文)开题报告 题目:尾座体零件机械加工工艺及其典型夹具设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 20 日1毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况) 尾座体是各种机床中不可缺少的一部分它有着特别的作用。尾座安装在机床的导轨上,尾座上的套筒可以安装顶尖,以支承较长的工件的右端(即顶持工件的中心孔)、安装钻头、铰刀,进行孔加工,也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动,然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置,摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或工件进行切削的纵向进给。 机械加工工艺就是在加工流程的基础上, 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品,是每个步骤,每个流程的详细说明。因此机械加工工艺是指导生产的重要的技术性文件,他直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,可见加工工艺的编制好坏是生产该产品的质量的重要保证。在编制工艺师须保证其合理性、科学性、完善性。当今世界,工业发达国家对机床工业高度重视,竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床,以加速工业和国民经济的发展。数控机床出现至今的50年,随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展.成为先进制造技术的核心技术,它的整体水平标志着一个国家产业现代化的水平和综合国力的强弱,具有超越其经济价值的战略物资地位。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上,技术最先进、经验最多的国家,因其社会条件不同,各具特点,因此机床工业最是发达。目前我国企业机械 制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。由于我国企业大部分数控机床和数控系统依靠进口,企业承受不了巨额购置费,且易受国外的控制,另外数控机械设备维修气力薄弱,进口的备件维修本钱高,设备完好率低,大部分进口机床数控系统已经崩溃,有的甚至在进口后还没使用就已不能使用等等。因此 目前我国企业机床数控化比例极低,不到5%,各企业使用的尽大部分为传统老式机床,很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约本钱,进一步发挥老式传统机床的功效和潜伏价值,将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1零件分析 所给零件如图1所示,为机床尾座体,起作用就是带动顶尖在工作台上移动,实现工件的夹紧和松开。80孔是主要加工面,其尺寸误差和粗糙度要求是加工工艺需要重点考虑的问题。 图1 尾座体2.2确定毛坯 由于轴承座套要求有较高的强度和刚度,以及良好的耐磨性和疲劳强度,材料选择铸钢。因为零件在工作中承受静载荷以及小量的动载荷,为了使金属纤维尽量不被切断,非加工表面对称均匀,使零件工作可靠,并且铸件的铸造性能较好。由于该零件的轮廓尺寸不大,生产类型为大量生产,又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度,确定采用铸造成型。2.3基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则,加工工艺过程会问题百出。 粗基准的选择:对尾座体这样的箱体零件来说。选择好粗基准是至关重要。对箱体类零件通常以不加工的面做粗基准。 精基准的选择:精基准的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。因此采用底面和侧面做为精基准。2.4工艺过程的安排 在尾座体零件加工中,影响加工精度的主要因素有: 1零件本身的刚度比较底,在外力(切削力、夹紧力)的作用下,容易变形。2零件本身是铸件,孔壁较薄,切削时将产生的残余内应力,并引起应力重新分布。因此,在安排工艺过程中,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开,既把粗加工安排在前,半精加工安排在中间,精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大,因此,切削力、夹紧力必然大,加工后容易变形。粗精加工分开后,粗加工产生的变形,可以在半精加工修正,半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量,切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。2.5夹具设计夹具是机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置。夹具的设计是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。在夹具的设计中,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他部件;计算出夹具定位是产生的定位误差,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。3本课题研究的重点及难点,前期已开展工作 本课题的重点是尾座体的加工工艺,它是指导生产的重要的技术性文件,只有正确完成加工工艺后续的工作在可以正常、顺利的进行。前期先进行专业知识的学习和积累,了解编写加工工艺的步骤以及注意事项,为后期的设计打好基础。4完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)第13 周:查阅资料,完成基础知识的积累和开题报告。 第46 周:典型工件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺。 第78 周:各夹具的设计计算,定位分析,设计中存在的问题。 第 9 周 :中期检查。 第1013周:绘制各夹具的装配图、部分零件工程图。 第 14 周:完成毕业论文。 第 15 周:答辩。 5 指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见) 指导教师: 年 月 日 6 所在系审查意见: 系主管领导: 年 月 日参考文献1 李昌年. 机床夹具设计与制造. 北京:机械工业出版社,20072 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社,1991。3 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社,1995。4 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社,2004。5 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社,2004。6 王光斗,王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社,2002。7 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。8 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。9 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。10 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。11 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。12 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2000:9-19。13 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2000。14 Handbook of Machine Tools Manfred weck 198415 Machine Tools N.chernor 1984.16 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.尾座体零件机械加工工艺及其典型夹具设计摘要机械制造技术的发达程度突出反应了一个国家或地区的经济实力和综合国力,是一个国家生存、发展与繁荣所依赖的重要基础。本文对一尾座体零件进行加工工艺分析,并对相关工序设计专用夹具。本设计的基本思路是,首先对零件图进行分析,选择毛坯形式、公差及余量。再次是确定加工基准、工艺路线,选择工艺装备,设计各个工序的具体内容,确定切削用量及时间定额等。最后设计关键工序的夹具。合理选择加工基准,加工方法,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。设计的夹具应结构简单,省时省力,装夹方便,并且对相似的零件的加工有通用性。关键词:工艺;工序;切削用量;夹紧;定位;误差The Tailstock Body Parts Machining Process and Its Typical Fixture DesignAbstractThe level of the development of the manufacturing technology is strongly respect the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology.This paper mainly discusses the machining technology of a flange and designes these tools used for machining the flange. The basic prodcer of the paper is that first analying the detail drawing of the flange,choosing the blank,the sizesand the basis,second, choosing the machine routing, choosing tools for machining the flange,designing details of erevy procedure,third,design the fixture. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The level of the development of the manufacturing technology is the response of the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The fixture should save time and force,and should has generality. The fixture should save time and force,and should has generality.Key Words: The procers; the working procedure; the cutting specifications,clamp; the localization;the error 目 录1 绪论11.1题目背景和研究意义11.2本课题研究的主要内容12 零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析23 工艺规程设计33.1确定零件的生产类型33.2确定毛坯的制造形式33.3基面的选择的选择33.4制定工艺路线43.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定53.6切削用量及基本时间的确定63.6.1工序的设计63.6.2工序的设计83.6.3工序的设计103.6.4工序的设计153.6.5工序的设计184 夹具的设计214.1夹具的概述214.2夹紧装置的组成及设计要求214.2.1动力源214.2.2中间传力机构214.2.3夹紧元件224.3定位误差的分析与计算234.4夹具设计与操作的简要说明234.4.1夹具体方式的确定234.4.2夹具的精度要求244.4.3夹具使用注意事项、保养及维护244.5问题的提出244.6夹具的设计244.6.1定位基准的选择254.6.2铣削力计算254.6.3.定位误差与分析254.6.4夹具设计及操作的简要说明254.6.5夹具体的选择254.6.6夹具体槽形264.6.7夹紧装置及夹具体设计275 结论29参考文献30致谢31毕业设计(论文)知识产权声明32毕业设计(论文)独创性声明33本科毕业设计(论文)题目:尾座体零件机械加工工艺及其典型夹具设计系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2013年5月10日尾座体零件机械加工工艺及其典型夹具设计摘要机械制造技术的发达程度突出反应了一个国家或地区的经济实力和综合国力,是一个国家生存、发展与繁荣所依赖的重要基础。本文对一尾座体零件进行加工工艺分析,并对相关工序设计专用夹具。本设计的基本思路是,首先对零件图进行分析,选择毛坯形式、公差及余量。再次是确定加工基准、工艺路线,选择工艺装备,设计各个工序的具体内容,确定切削用量及时间定额等。最后设计关键工序的夹具。合理选择加工基准,加工方法,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。设计的夹具应结构简单,省时省力,装夹方便,并且对相似的零件的加工有通用性。关键词:工艺;工序;切削用量;夹紧;定位;误差The Tailstock Body Parts Machining Process and Its Typical Fixture DesignAbstractThe level of the development of the manufacturing technology is strongly respect the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology.This paper mainly discusses the machining technology of a flange and designes these tools used for machining the flange. The basic prodcer of the paper is that first analying the detail drawing of the flange,choosing the blank,the sizesand the basis,second, choosing the machine routing, choosing tools for machining the flange,designing details of erevy procedure,third,design the fixture. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The level of the development of the manufacturing technology is the response of the economic strength and national strength of a country. The existence and the development of a country depends on the manufacturing technology. All these chooses must be right to make sure the flange meeting the technical requirements. The fixture should save time and force,and should has generality. The fixture should save time and force,and should has generality.Key Words: The procers; the working procedure; the cutting specifications,clamp; the localization;the error 目 录1 绪论11.1题目背景和研究意义11.2本课题研究的主要内容12 零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析23 工艺规程设计33.1确定零件的生产类型33.2确定毛坯的制造形式33.3基面的选择的选择33.4制定工艺路线43.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定53.6切削用量及基本时间的确定63.6.1工序的设计63.6.2工序的设计83.6.3工序的设计103.6.4工序的设计153.6.5工序的设计184 夹具的设计214.1夹具的概述214.2夹紧装置的组成及设计要求214.2.1动力源214.2.2中间传力机构214.2.3夹紧元件224.3定位误差的分析与计算234.4夹具设计与操作的简要说明234.4.1夹具体方式的确定234.4.2夹具的精度要求244.4.3夹具使用注意事项、保养及维护244.5问题的提出244.6夹具的设计244.6.1定位基准的选择254.6.2铣削力计算254.6.3.定位误差与分析254.6.4夹具设计及操作的简要说明254.6.5夹具体的选择254.6.6夹具体槽形264.6.7夹紧装置及夹具体设计275 结论29参考文献30致谢31毕业设计(论文)知识产权声明32毕业设计(论文)独创性声明331绪论1 绪论1.1题目背景和研究意义机械制造业是国民经济的支柱产业,现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快,对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求,也就对机械加工工艺等提出了要求。在实际生产中,由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同,针对某一零件,往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的,而是需要经过一定的工艺过程。因此,我们不仅要根据零件具体要求,还要合理地安排加工顺序,一步一步地把零件加工出来。1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。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置,它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等2。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,好的夹具设计可以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,还可以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。在当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求下,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求3。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。本课题的目的是通过完成毕业设计,使学生掌握机械加工的流程,对培养学生尽早成为合格工艺工程师具有重要的实践意义 4 。1.2本课题研究的主要内容本毕业设计的内容是尾座体零件机械加工工艺以及专用夹具设计,详细讨论尾座体从毛坯到成品的机械加工工艺过程,分析总结推动架零件的结构特点、主要加工表面,并制定相应的机械加工工艺规程;针对推动架零件的主要技术要求,设计专用夹具。342零件的分析2 零件的分析2.1零件的作用题目所给定的零件是机床上的“尾座体”(见附图2.1),是各种机床中不可缺少的一部分它有着特别的作用。尾座安装在机床的导轨上,尾座上的套筒可以安装顶尖,以支承较长的工件的右端(即顶持工件的中心孔)、安装钻头、铰刀,进行孔加工,也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动,然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置,摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或工件进行切削的纵向进给。2.2零件的工艺分析图2.1 尾座体零件尾座体有3组加工面1以顶面为基准加工下底面。2以基准面A为基准工面左右端侧面。3以底面和左端侧面为基准加工80孔。其中80H7的孔,相对于基准A和B的平行度误差是0.05。80H7孔自身的圆柱度误差为0.005。80H7的中心线的直线度误差为0.01。3工艺规程设计3 工艺规程设计3.1确定零件的生产类型生产纲领的确定: (3.1)式中:N零:零件的生产纲领;Q:产品的生产纲领,Q=5000台/年;n:每一产品中包含该零件的数量 n=1;:零件的备品率,一般情况下为=3%5%取4%:零件的平均废品率,取=1; 件/年 根据任务书可知零件为大量生产。3.2确定毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括:1零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2零件的结构形状和外形尺寸。3零件对毛坯精度,表面粗糙度和表面层性能的要求。4零件生产纲领的大小。5现有生产能力和发展前途。由于轴承座套要求有较高的强度和刚度,以及良好的耐磨性和疲劳强度,材料选择铸钢。因为零件在工作中承受静载荷以及小量的动载荷,为了使金属纤维尽量不被切断,非加工表面对称均匀,使零件工作可靠,并且铸件的铸造性能较好。由于该零件的轮廓尺寸不大,生产类型为大量生产,又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度,确定采用铸造成型。3.3基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以毕业设计(论文)使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择:对尾座这样的箱体零件来说,选择好粗基准是至关重要。对箱体类这样的零件我们通常以不加工的面作为粗基准。精基准的选择:精基准 的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用底面和侧面做为精基准。3.4制定工艺路线在尾座体零件加工中,影响加工精度的主要因素有:1零件本身的刚度比较底,在外力的作用下,容易变形。2零件本身是铸件,孔壁较薄,切削时将产生的残余内应力,并引起应力重新分布。因此,在安排工艺过程中,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开,既把粗加工安排在前,半精加工安排在中间,精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大,因此,切削力、夹紧力必然大,加工后容易变形。粗精加工分开后,粗加工产生的变形,可以在半精加工修正,半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量,切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。制订工艺路线的出发点,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。通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:方案一工序:铸造工序:时效处理工序:铣顶面工序:铣240X240面工序:铣左右端底侧面工序:铣120X120端面工序:镗80孔工序:去毛刺工序IX:质检工序X: 入库方案二工序:铸造工序:时效处理毕业设计(论文)工序:铣顶面工序:镗80孔工序:铣240X240面工序:铣左右端底侧面工序:铣120X120端面工序:去毛刺 工序IX:质检工序X: 入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一先铣面,然后在镗80孔,而方案二是先镗80孔,再铣面,这样就使得在镗80孔时的定位难以得到很好的保证。因此我们选择方案一具体的工艺路线如下方案一工序:铸造工序:时效处理工序:铣顶面工序:铣240X240面工序:铣左右端底侧面工序:铣120X120端面工序:镗80孔工序:去毛刺工序IX:质检工序X: 入库 3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量对工艺过程有一定的影响,余量不够,不能保证零件的加工质量。余量过大,不但增加机械加工的劳动量,而且增加了成本。所以,必须合理地安排加工余量。本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等级。铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得。镗孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得。“尾座体”零件材料为HT150,生产类型为大批量生产,采用砂模铸造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如下:尾座体基准面A。据金属机械加工工艺人员手册表5-6,铸件偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册第414页可知,加工余量为:粗铣:Z=2mm,精铣:Z=0.5mm。粗铣削的加工精度IT11级,因此偏差0.11。精铣削偏差即为零件偏差。基准面B和基准面A。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72,粗铣Z=2mm,精铣Z=0. 5mm。刨削公差即为零件公差: 0.5mm。 圆柱体形左右端面。Ra=6.3m。要求粗加工和精加工。参照切削手册可知,粗铣Z=1.3mm,精铣Z=0.7mm。 80H7孔。要求粗加工和精加工。参照切削手册可知,粗铣Z=1.5mm,精铣Z=0.5mm。公差+0.011mm(见互换性与测量技术表1-8)。由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差,因此所定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上,加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工,因此在计算最大、最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定。基准面A与80H7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下:基准面A与80H7孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法)毛坯名义尺寸:120+2.5=122.5(mm)毛坯最大尺寸:120+5=125(mm)毛坯最小尺寸:125-5=120(mm)粗铣后最大尺寸:120+0.61=120.61(mm)粗铣后最小尺寸:120.61-0.22=120.39(mm)精铣后尺寸即达到120 (mm)3.6切削用量及基本时间的确定3.6.1工序的设计本工序为铣顶面,因为顶面只是用作基面,故粗铣即可。已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X51立式铣床。 (1) 切削深度:取. (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: (3.2)根据X51立式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (3.3)(4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X51型立式铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-73 每齿进给量,现取。 则 (3.4) (3.5) (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当 , 时由切削功率的修正系数,则 ,.。根据X51型立式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 (3.6) 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj (3.7)被切削层长度: 刀具切入长度: (3.8)刀具切出长度:,取所以 3.6.2工序的设计本工序为铣240x240端面,要求粗糙度为1.6.故需粗铣和精铣。工步1.粗铣240x240端面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X51立式铣床。(1) 切削深度:取(2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。(3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n:根据X51立式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,:(4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X51型立式铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-73每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当 ,时由切削功率的修正系数,则, 。根据X51型立式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。(6) 基本时间tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取所以工步2.精铣240x240端面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X51立式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。 机床主轴转速n: 根据X51立式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X51型立式铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-73每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当,时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X51型立式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以3.6.3工序的设计本工序为铣左右底侧面,要求粗糙度为1.6.故需粗铣和精铣。 工步1.粗铣左端底侧面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据X6040卧式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当,v, 时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以 工步2.精铣左端底侧面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据X6140卧式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当 ,时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以 工步3.粗铣右端底侧面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度a:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: n=1000v/d=(1000125)/(3.1450)=663.5r/min根据X6140卧式铣床主轴转速表查取,n=750r/min 则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当 , ,时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。(6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以 工步4.精铣右端底侧面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据X6140卧式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当, 时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以 3.6.4工序的设计本工序为铣120x120端面,要求粗糙度为6.3.故需粗铣和精铣。 工步1.粗铣120x120端面已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据X6140卧式铣床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当af=0.3mm/z, , 时由切削功率的修正系数,则 ,。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以 工步2.精铣120x120端面 已知工件材料为HT150,选择硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,齿数 。机床选用X6140卧式铣床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择铣刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 依据铣刀直径,齿数,铣削宽度,铣削深度,耐用度时查机械加工工艺手册表2.4-84,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据X6140卧式铣床主轴转速表查取, 则实际切削速度v,: (4) 确定每齿进给量,进给量,进给速度 根据参考文献2资料所知,X6140型卧式铣床的功率为4.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-7每齿进给量,现取。 则 (5) 校验机床功率 根据参考文献2资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当af=0.2mm/z, ,时由切削功率的修正系数,则 ,.。根据X6140型卧式铣床说明书可知,机床主轴主电动机允许的功率 因此机床功率能满足要求。 (6) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度: 刀具切出长度:,取 所以3.6.5工序的设计本工序为镗80孔,要求粗糙度为1.6.故需粗镗和精镗. 工步1:粗镗80H7孔已知工件材料为HT150,选择高速钢刀具,机床选用T68卧式堂镗床。 (1) 切削深度:取, (2) 选择镗刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,镗刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。 (3) 确定切削速度 参照机械加工工艺手册表2.4-66,切削速度v取。机床主轴转速n: 根据T68卧式镗床主轴转速表查取,则实际切削速度v,: (4) 确定进给量,进给速度根据参考文献2资料所知,T68型卧式镗床的功率为6.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,因此确定进给量 (5) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度:式中: 切削深度 镗刀的主偏角则代入得:刀具切出长度: , 取行程次数:机动时间:工步2:精镗80H7孔已知工件材料为HT150,选择高速钢刀具,机床选用T68卧式堂镗床。(1) 切削深度:取,(2) 选择镗刀磨损标准及耐用度 根据参考文献资料机械加工工艺手册表2.71和2.72所知,镗刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.5-0.8mm,耐用度。(3) 确定切削速度 参照机械加工工艺手册表2.4-66,切削速度v取。机床主轴转速n:根据T68卧式镗床主轴转速表查取,则实际切削速度v,:(4) 确定进给量,进给速度 根据参考文献2资料所知,T68型卧式镗床的功率为6.5kw,工艺系统刚性为中等。查机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,因此确定进给量 (5) 基本时间 tj 被切削层长度: 刀具切入长度:式中: 切削深度 镗刀的主偏角则代入得:刀具切出长度: , 取行程次数:机动时间:4夹具的设计4 夹具的设计4.1夹具的概述 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。专用夹具是为某工序而特定设计制造的夹具。它优点是针对性强,结构简单,刚性好,操作容易,装夹容易,生产率高。缺点是设计周期长,产品更新换代后往往不能继续使用,适应性差;费用较高。机床夹具一般由功能相互独立而又相互联系的以下六部分组成:1.定位元件或定位装置。如支承钉、定位键、定位销等。2.夹紧元件或夹禁装置,它一般由动力装置(油缸、汽缸等)、中间传力机构和夹紧元件(压板、钩板等)组成。3.对刀或引导元件,它是保证夹具相对刀具的正确的位置,如对刀块、钻套、镗套等。4.夹具体,它与机床有关部件相连接,以确定夹具相对于机床的位置。5.连接元件,确定夹具在机床上的正确位置,如定位键、定位销、螺钉、螺栓等。6.其它元件或装置,适用于有特殊要求的元件,如分度装置、上下料装置等。工件的定位原理自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度,即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置,则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位;工件被限制的自由度少于六个,但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在生产中,为了调整和控制不可避免产生的应力和变形,有些自由度是不必要限制的,故可采用不完全定位的方法。4.2夹紧装置的组成及设计要求夹紧工件的方式是多种多样的,因而夹紧装置的结构也是千变万化的。夹紧装置一般分为简单夹紧装置与复合夹紧装置两类。夹紧装置一般由以下三大部分组成:4.2.1动力源在夹具中产生原始作用力的机构称为动力源。有手动与机动两类,由于加工工件不大所以本夹具采用手动夹紧。4.2.2中间传力机构它是将动力源产生的原始作用力传递给夹紧元件的机构称为传力机构。有螺毕业设计(论文)旋机构、铰链机构、偏心机构等。本夹具采用螺旋机构。4.2.3夹紧元件夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。它通过与工件被夹表面直接接触来实现夹紧的功能,如压板、压头等。确定一个机构的夹紧力,即确定夹紧力的大小,方向和作用点。它必须通过综合分析工件的结构特征、加工要求、工件的定位方案以及工件在加工过程中所受外力来确定。1确定夹紧力作用方向原则夹紧力的作用方向不仅影响工件的加工精度,而且还影响工件夹紧的实际效果。确定夹紧力方向应考虑以下三点:一是夹紧力的作用方向不应破坏工件的即定位置;二是夹紧力的作用方向应使夹紧力尽可能最小。本夹具作用方向为向下。2确定夹紧力作用点的原则夹紧力作用点是夹紧元件与工件接触点处的面积。确定夹紧力作用点是指夹紧力方向已经确定后,来确定作用点的位置、数目及面积。本夹具的作用点为两个点。3夹紧力大小的确定夹紧力的大小关系到夹具使用的可靠性、安全性及工件的变形量。夹紧力过小加工过程中工件位置将发生变动,夹紧力过大将使将使工件产生变形。因此也不能过大。一套夹具的实际所需夹紧力的计算是一个很复杂的问题,为了简化计算,一般只考虑切削力对夹紧力的影响,并假定工艺系统是刚性的,切削过程是连续稳定的。根据静力平衡原理计算出理论夹紧力W,在乘上安全系数K即的实际夹紧力数值。在计算夹紧力时,必须把安全系数考虑在内。安全系数,其中为1.52 粗加工取1.2,精加工取1刀具钝化系数;取1.11.3断续切削系数,连续取1则粗加工安全系数K=1.21.71.21=2.45方向所需夹紧力 (4.1)方向所需夹紧力 (4.2)方向所需夹紧力 (4.3)则 (4.4)W(即为运动方向所需夹紧力总和)4.3 定位误差的分析与计算由于工件定位所造成的加工面相对其工序基准的位置误差简称定位误差,以表示。对夹具设计中采用的某一定位方案,只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3,见书机械制造技术基础P163;即可认为该定位方案符合加工精度的要求.在加工时夹具相对刀具及切削成形运动的位置经调整后不在变动,因此可以认为加工面的位置是固定的,在这种情况下,加工面对其工序基准位置误差必然是工序基准的位置变动所造成的。造成定位误差的原因是基准位置误差与不重合误差。 本工件是以底面及侧面为定位基准,消除五个自由度,再用移动压板压紧消除6个自由度。4.4夹具设计与操作的简要说明4.4.1夹具体方式的确定夹具体是夹具的基本件,它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体,而且还要考虑工件装卸的方便。因此,夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。1具有足够的强度和刚度。2结构简单、轻便,在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑,体积小、质量轻和便于工件装卸。3安装稳定牢靠。4结构的工艺性好,便于制造、装配和检验5尺寸要稳定且具有一定精度。夹具体毛坯制造方法的选择:综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等,选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体;夹具体的外形尺寸:在绘制夹具总图时,根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置,夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计,再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。4.4.2夹具的精度要求夹具的精度都应比工件要求的精度高,才能加工出合格的工件。精度高出的部分称为夹具的精度储备或精度裕度。精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位、导向元件的磨损。当然精度裕度越大,加工工件的质量越稳定,夹具的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看,精度裕度越大,必须要求夹具的制造精度越高,从而会急剧增加夹具的制造成本,工件的加工成本也随之增加;反之,夹具制造的精度越小,将会使夹具在夹具中易损件(主要是定位、导向元件)需频繁地更换,维修周期短,增加维修费用,从而增加了工件的加工成本。所以夹具精度的设计准则是:应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应,不可盲目地提高夹具的精度要求。从原则上讲对加工精度要求高的工件,夹具的精度只能略高于工件要求的加工精度,即减小夹具的经济裕度。这虽然会使易损件使用期限缩短,更换频繁,但仍比提高夹具的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件,夹具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低。4.4.3夹具使用注意事项、保养及维护1使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置;2如果挡销磨损超差,可以进行打磨修复;如果挡板、插销、支承钉磨损超差,可以重新组装,错开磨损部位后继续使用。3使用后需注意保养。4.5问题的提出本夹具主要用于镗孔,和其他面有精度要求,为此,不仅要考虑如何提高生产效率上,而且要考虑精度,我们采用一侧面和一底面和后端面定位,然后采用一手柄把工件压紧从而限制空间的6个自由度。4.6 夹具的设计4.6.1定位基准的选择由零件图可知, 基准面A和B与80H7孔中心线的有平行度的要求,其设计基准为80H7孔为定位粗基准.为使定位误差为零,应该与设计基准重合。加工因此我们选择基准面A和基准面B作为定位基准。4.6.2铣削力计算本步加工按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 铣削轴向力 : (4.5)扭矩 (4.6)取系数S1=1.5,S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为F=S1S2S3S4F=24.1N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠的卡紧力。4.6.3定位误差与分析1定位元件尺寸与公差的确定:夹具的主要定位元件为底面的夹具体定位及侧面的定位块定位。2在设计此夹具时,应注意降低劳动强度,提高经济效益.因此,我们采用标准件和非标准件相结合。4.6.4夹具设计及操作的简要说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率.为此,应首先着眼于快速夹紧而不采用慢速夹紧.因为这是提高生产率的重要途径.本工序夹具我们采用螺旋夹紧,采用手柄转动实现螺旋夹紧。这样就大大提高了生产效率。4.6.5夹具体的选择1考虑到铸件结构工艺性好,且容易获得形状复杂的内外轮廓,及具有较好的强度,刚度和抗震性。我决定采用铸件。铸件材料选HT200。铸件材料有利于减轻重量。而铸件一般需要时效处理。2本夹具选用标准件及非标准件拼装而成,拆装方便,可以缩短生产准备周期,降低生产成本。同时,还可以实现夹具的专业化生产,降低夹具制造成本,适宜于大批量生产。4.6.6夹具体槽形定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献8定向键的结构如图4.1所示。夹具U型槽的结构如图4.2所:图4.1 定向键图4.2 U型槽 4.6.7夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用转动的手柄的压头来夹紧工件,采用的手柄的好处就是加工完成后,可以将手柄松开,然后退后一定距离把工件取出。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图如图4.3所示。图4.3 夹具装配图夹具体附图如图4.4所示图4.4 夹具体5结论5 结论毕业设计即将结束了,它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件。我的是尾座体的设计,在刚拿到这个课题时,的确心里很没底,看这零件图不知从和落手,在指导老师的指导和组员之间的讨论下,经过认真分析和查有关资料才有了点头绪。随着对零件图的全面理解,设计工作也全面展开,在本次设计过程中我也大量查阅了 与此次设计的有关课程书:如机械制图、机械设计基础、机械制造技术等。在设计过程中只凭教科书是不够的,我还大量查看一些有关设计的参考书和资料。在设计当中必须考虑到了专用夹具,而本次的专用夹具有其优点:定位准确,夹紧较稳定可靠,夹具操作方便,成本低等特点。但也有相应的缺点:夹紧力需要靠经验和控制来协调,否则不是夹紧力过大,引起箱体的局部变形,就是夹紧力过小,导致工件不够稳定和准确。此次设计是我们所许的理论知识和实践知识的一次实地验证,培养我们综合运用已学理论知识和技能、分析问题、解决问题的能力。通过编制工艺规程和拟定工艺路线,使我们科学的理解,提高产品的生产率 、经济性、社会性得以统一。也培养我们调查研究,收集图表和资料的能力培养我们的结构设计能力和绘图能力;培养我们对机械加工的各类机床的了解,更好的了解各类机床的特性及应用范围,让我们今后能更好的、灵活的选择适合的某类机床来加工。总而言之,由于我的专业基础比较差,实践经验太小,实践和理论知识结合不够紧密,错误和不足之处肯定很多,请各位老师批评和指正。最后,感谢本次夹具设计的指导老师,在本次设计中,老师多次来给我们答疑,并且给我的提供了具有极大参考价值的工艺规程,使得经验不足的我们节省了大量的时间,按时完成了任务。同时给了我们一个清晰的概念,好的方案是要通过比较得出来的。通过了本次的设计,感觉自己对所学知识的重要性,也发现自己学的知识在综合运用能力还差得远,但总体在完成这次上也有了一点进步,使所学的知识和实践知识融合在一起,也在处理问题上有了提高,同时也巩固了所学的知识和技能,为今后参加工作及进一步学习奠定了基础。参考文献参考文献1 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