配气机构导块加工工艺及 4-钻2xΦ6孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】【大连交通课设专题】
【温馨提示】设计包含CAD图纸 和 DOC文档,均可以在线预览,所见即所得,dwg后缀的文件为CAD图,超高清,可编辑,无任何水印,充值下载得到【资源目录】里展示的所有文件,详情可咨询QQ:1304139763
设计配气机构导块加工工艺及夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日36摘 要配气机构导块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配气机构导块零件的加工要求,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。由于配气机构导块的生产量比较大,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 配气机构导块 零件分析 工艺路线 夹具设计 组合机床AbstractThe 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IIAbstract11 引言32 零件工艺性分析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析43 毛坯的选择54 工艺规程设计64.1 工艺规程的作用64.2 定位基准的选择64.3 制定工艺路线74.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量104.5 确定切削用量及基本工时10第5章 钻2-6孔夹具设计241 夹具的夹紧装置和定位装置24本夹具主要用于钻2-6孔夹具设计242夹具的导向253切削力及夹紧力的计算254 钻孔与工件之间的切屑间隙285 钻模板296定位误差的分析297 钻套、衬套、钻模板设计与选用308 确定夹具体结构和总体结构329夹具设计及操作的简要说明33结束语34参 考 文 献36致 谢371 引言随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事,必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。2 零件工艺性分析2.1 零件的作用配气机构导块是配气机构一个主要零件。通过配气机构实现气体的内外交换,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HT200。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左、右端面,20mm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。 以外圆为主有: 零件外圆粗、精车磨削加工,其粗糙度要求是; 配气机构导块平面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是。 孔系加工有: 20、25钻扩铰加工,其表面粗糙度为; 小孔2-6钻加工3 毛坯的选择零件材料是HT200。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。4 工艺规程设计4.1 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。4.2 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,配气机构导块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。20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。4.3 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。4.5.1 工艺路线方案一10采用铸造的方法获得毛坯20退火热处理30划线打点40粗车60外圆及端面50半精车60外圆及端面60 掉头,车左端面70车R1槽80半精车59.5外圆及端面90精车60外圆100钻17孔110扩19.7孔120铰20H8孔130车50内孔140钻扩铰25H7150 铣削宽度为46的两侧面(铣扁)160粗铣30H11槽170精铣30H11槽180磨60外圆190终检200清洗入库4.5.2 工艺路线方案二10采用铸造的方法获得毛坯20退火热处理30划线打点40粗车60外圆及端面50半精车60外圆及端面60 掉头,车左端面70车R1槽80半精车59.5外圆及端面90精车60外圆100车50内孔110钻17孔120扩19.7孔130铰20H8孔140钻扩铰25H7150 铣削宽度为46的两侧面(铣扁)160粗铣30H11槽170精铣30H11槽180磨60外圆190终检200清洗入库4.5.3 工艺方案的比较与分析因左右两端面均对20mm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20mm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退火热处理30划线打点40粗车60外圆及端面, 以左端外圆为基准50半精车60外圆及端面, 以左端外圆为基准60 掉头,车左端面,以右端外圆为基准70车R1槽, 以左端外圆为基准80半精车59.5外圆及端面,以右端外圆为基准90精车60外圆,以59.5外圆及端面为基准100钻17孔,以60外圆及端面为基准110扩19.7孔,以60外圆及端面为基准120铰20H8孔,以60外圆及端面为基准130车50内孔,以59.5外圆及端面为基准140钻22孔,以60外圆及端面为基准150扩24.7孔,以60外圆及端面为基准160镗25H7,以外圆及端面为基准170钻2-6孔,以60外圆及端面为基准180钻2-3孔,以60外圆及端面为基准190 铣削宽度为46的两侧面(铣扁),以60外圆及端面为基准200粗铣30H11槽,以60外圆及端面为基准210精铣30H11槽,以60外圆及端面为基准220磨60外圆,以59.5外圆及端面为基准230终检240清洗入库4.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量 30H11槽的偏差及加工余量计算30H11槽计算。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1119。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2.359,其余量值规定为。参照参考文献3表32,325,2.313和参考文献15表18,可以查得:钻孔25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20参照参考文献3表2.347,表2.348。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。4.5 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: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8mm10mm。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。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30:粗车60外圆及端面机床:车床CA6140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=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成.确定进给量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, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7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。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)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。.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,车刀寿命=。.确定切削速度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200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).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,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=5.75,=,=,=.倒角 换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-7) = (3-8)工序40:半精车60外圆及端面已知条件与工序相同,车端面及倒角,可采用工序相同的可转位车刀。采用工序30确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间如下:a=2.5 f=0.65 n=5.8 v=50.4 T=56工序50:半精车60外圆及端面所选刀具为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C6021机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故 = .确定进给量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, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7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。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 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。.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,车刀寿命=。.确定切削速度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200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-12) =120 (3-13)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-14).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,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25,=,=,=工序60:钻扩铰20H8。机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表5.131,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: 扩孔刀具:根据参照参考文献3表4.331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2.452,取。切削速度:参照参考文献3表2.453,取。机床主轴转速:按照参考文献3表5.131,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: 铰孔20刀具:根据参照参考文献3表4.354,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2.458,取。切削速度:参照参考文献3表2.460,取。机床主轴转速:按照参考文献3表5.131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70:车50内孔所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀,主偏角为K=45,直径为16mm的圆形镗刀,其耐用度为。.确定切削深度 a.根据表1.5,当半精镗铸料,镗刀直径为,a,镗刀伸出长度时,进给量为:。 .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = (3-16)式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择CA6140机床转速:n= n =1200=20实际切削速度为: v = 2.08 .确定基本时间确定的基本时间50s工序80:钻2-6孔机床:钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度:根据参考文献3表查得:进给量,切削速度。机床主轴转速:,按照参考文献3表5.131,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。加工基本时间: 工序180钻2-3孔,以60外圆及端面为基准1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=30 2=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量1按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=3mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=3时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0 F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。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可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 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,决定选用螺旋夹紧机构。4 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。5 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻螺栓紧固,钻模精度较高。46定位误差的分析3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差;导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;若有分度装置时,还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多,又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时,总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量,应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时,夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。7 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dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。8 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。9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。结束语课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和参考过程.回顾这次课程设计,从选题到定稿,从理论到实践,在这段课程设计期间里,可以说得是苦多于甜.通过本次课程设计,不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上没有学到过的知识.对我来说,收获最大的是方法和能力-那些和解决问题的方法和能力.在整个设计过程中,我发现我们这些学生最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.此次设计需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.通过这次课程设计,我懂得了理论与实际相结合是很重要的-只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提该自己的实际动手能力.在设计的过程中遇到问题,可以说是困难重重.在设计的过程中也发现了自己的不足之处:对以前所学过的知识理解的不够深刻,掌握的不够牢固.通过这次课程设计之后,有把以前所学过的知识重新温故.这次课程设计使我受益匪浅,为我以后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础.在此衷心感谢各位老师的帮助和指导.参 考 文 献1 裘愉弢. 组合机床M.第一版,北京:机械工业出版社,1995.2 金振华.组合机床及其调整与使用M.第一版,北京:机械工业出版社,1990.3 沈延山.生产实习与组合机床设计D.第一版,大连:大连理工大学出版社,1989.4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学M.福建科学技术出版社,1996.5 张进生.机械制造工艺与夹具设计指导S.北京:机械工业出版社,1998. 6 杨叔子.机械加工工艺师手册S.北京:机械工业出版社,2001.7 孟少农.机械加工工艺师手册S.北京:机械工业出版社,1991. 8 武良臣.敏捷夹具设计理论及应用S. 北京:煤炭工业出版社,1986. 9 濮良贵,纪名刚.机械设计M.第八版,北京:高等教育出版社,2006.10 王先逵.机械制造工艺学M.北京:机械工业出版社,2004.11 王黎明.适应现代机床要求的新型夹具J.北京:产品与技术,1999.12 徐发仁.机床夹具设计S.重庆:重庆大学出版社,2006.13 徐琏,邱宣怀.机械设计手册S.北京:机械工业出版社,1991.14 刘友才,肖继德.机床夹具设计S.北京:机械工业出版社,2002.15 中国内燃机工业年鉴M.上海:上海交通大学出版社,1999.16 机械工程材料手册编辑组.机械工程材料手册M.北京:机械工业出版社,2005.17 张伯霖.超高速传动与机床的零传动J.北京:中国机械工程,1996.18 杨可桢,程光蕴.机械设计基础M.第四版,北京:高等教育出版社,2004.19 东北重型机械学院等合编.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,1979.20机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M.第二版,北京:机械工业出版社,1987.致 谢经过近四个月的忙碌和工作,本次课程设计已经接近尾声,作为一个大学生的课程设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周的地方,如果没有指导老师的督促指导,以及一起工作学习的同学、朋友们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。在这里钻2-6孔夹具设计1 夹具的夹紧装置和定位装置本夹具主要用于钻2-6孔夹具设计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。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。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。2夹具的导向在钻床上加工孔时,大都采用导向元件或导向装置,用以引导刀具进入正确的加工位置,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的刚性,从而保证零件上孔的精度,在钻床上加工的过程中,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等,因此,导向装置如同定位元件一样,对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC110。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-19134。材料仍选取T10A, 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。3切削力及夹紧力的计算刀具:钻头6。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。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可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 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,决定选用螺旋夹紧机构。4 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。5 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻螺栓紧固,钻模精度较高。46定位误差的分析3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差;导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;若有分度装置时,还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多,又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时,总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量,应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时,夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。7 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dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。8 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。9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。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位,但面是经加工过的面,定位是允许的。
收藏