轴支架机械加工工艺规程及 4- 钻底面四孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】【大连交通课设专题】
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宁课程设计(论文) 设计轴支架零件的加工工艺规程及钻底面4孔夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本课题主要进行设计轴支架零件的加工工艺规程及钻底面4孔夹具设计。设计先加工孔后加工面。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。基准选择以轴支架最大的平面作为粗基准,来加工中间的通孔,然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面,再以中心孔定位加工出下端的大孔。加工时是用镗床镗孔。最后以这两个孔为基准,分别加工的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。工件在机床上定位夹紧选用专用夹具,夹紧方式为手动夹紧,夹紧可靠,操作方便。因此生产效率较高,适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。 关键词 工序,工艺,工步,加工余量,定位方案,夹紧力目 录摘 要3目 录41 轴支架加工工艺31.1 轴支架的工艺分析31.2 轴支架的工艺要求及工艺分析41.2.1 轴支架的技术要求41.3 加工工艺过程51.4 确定各表面加工方案51.4.1 在选择各表面及孔的加工方法时,要综合考虑以下因素51.4.2 平面的加工41.4.3孔的加工方案41.5 确定定位基准41.5.1 粗基准的选择41.5.2 精基准选择41.6 工艺路线的拟订51.6.1工序的合理组合51.6.2 工序的集中与分散51.6.3 加工阶段的划分61.6.4 加工工艺路线方案的比较61.7 轴支架的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定101.7.1 毛坯的结构工艺要求101.7.2 轴支架的偏差计算101.8 确定切削用量及基本工时(机动时间)121.9 时间定额计算及生产安排272钻底面四孔夹具设计312.1 研究原始质料312.2 定位基准的选择312.3 切削力及夹紧力的计算312.4 误差分析与计算322.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用332.6 确定夹具体结构和总体结构342.7 夹具设计及操作的简要说明35结 论36参考文献37致谢381 轴支架加工工艺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。1.1 轴支架的工艺分析轴支架的是的一个重要零件,因为其零件尺寸较小,结构形状也不是很复杂,但侧面三孔和底面的精度要求较高,此外还有顶面的四孔要求加工,但是对精度要求不是很高。几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它的加工是非常关键和重要的。1.2 轴支架的工艺要求及工艺分析图1.1 轴支架零件图一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。1.2.1 轴支架的技术要求其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。以底面为主要加工的表面,有底面的铣加工,其底面的粗糙度要求是,平面度公差要求是0.05。另一组加工是侧面的三孔,分别为25.8的孔,30、35的孔,55的孔,其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是,。以顶面为加工面的四个孔,分别是以和为一组的阶梯空,这组孔的表面粗糙度要求是,以及以和的阶梯孔,其中是装配铰孔,其中孔的表面粗糙度要求是,是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。轴支架毛坯的选择金属行浇铸,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因为轴支架的重量只有3.05kg,而年产量是5000件,由7机械加工工艺手册表2.1-3可知是中批量生产。1.3 加工工艺过程由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于轴支架来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。由上面的一些技术条件分析得知:轴支架的尺寸精度,形状机关度以及位置机精度要求都很高,就给加工带来了困难,必须重视。1.4 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计轴支架的加工工艺来说,应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较低的机床。1.4.1 在选择各表面及孔的加工方法时,要综合考虑以下因素要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在 小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质,例如,淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。1.4.2 平面的加工由参考文献7机械加工工艺手册表2.1-12可以确定,底面的加工方案为底平面:粗铣精铣(),粗糙度为6.30.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。1.4.3孔的加工方案由参考文献7机械加工工艺手册表2.1-11确定,以为孔的表面粗糙度为1.6,则选侧孔的加工顺序为:粗镗半精镗精镗。而底面的四个孔采取的加工方法分别是:因为孔的表面粗糙度的要求都不高,是,所以我们采用一次钻孔的加工方法,的孔选择的加工方法是钻,因为的孔和是一组阶梯孔,所以可以在已经钻了的孔基础上再锪孔钻锪到,而另一组和也是一组阶梯的孔,不同的是的孔是锥孔,起表面粗糙度的要求是,所以全加工的方法是钻扩铰。1.5 确定定位基准1.5.1 粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证轴支架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从轴支架零件图分析可知,选择侧面三孔作为轴支架加工粗基准。1.5.2 精基准选择要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证轴支架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从轴支架零件图分析可知,它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用与顶平面的四孔的加工基准。选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。1.6 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。轴支架的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。1.6.1工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。1.6.2 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。1.6.3 加工阶段的划分在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。1.6.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表:表1.1加工工艺路线方案比较表工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣底平面侧面和外圆粗、精铣底平面侧面和外圆020精铣底平侧面和外圆粗镗孔: 25.8的孔,30、35的孔,55的孔底面和侧面055钻、扩孔 25.8的孔,30、35的孔,55的孔底面和侧面半精镗孔:25.8的孔,30、35的孔,55的孔底面和侧面050粗铰孔:25.8的孔,30、35的孔,55的孔底面和侧面精镗孔:25.8的孔,30、35的孔,55的孔底面和侧面060精铰孔:25.8的孔,30、35的孔,55的孔侧面和两孔粗铣油槽底面和侧面070粗铣油槽底面和侧面钻:、底面和侧面080锪钻孔:底面和侧面扩孔底面和侧面090钻:、底面和侧面精铰锥孔:底面和侧面110扩孔底面和侧面锪钻孔:、底面和侧面120精铰锥孔:底面和侧面去毛刺130锪钻孔:、底面和侧面钻:、底面和孔155钻:、底面和孔攻螺纹底面和孔150攻螺纹底面和孔锪平面160锪平面倒角去毛刺160倒角去毛刺检验170检验加工工艺路线方案的论证:方案在120工序中按排倒角去毛刺,这不仅避免划伤工人的手,而且给以后的定位及装配得到可靠的保证。方案在010工序中先安排铣底平面,主要是因为底平面是以后工序的主要定位面之一,为提高定位精度。方案符合粗精加工分开原则。由以上分析:方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表:表1.2加工工艺过程表工序号工序名称工 序 内 容10铸造铸造20时效时效处理,去应力30粗铣粗铣底面40精铣精铣底面50粗镗粗镗25.8的孔60粗镗粗镗30、35的孔70粗镗粗镗55的孔80半精镗半精镗直径25.8的孔90半精镗半精镗30、35的孔100半精镗半精镗55的孔110精镗精镗25.8的孔120精镗精镗30、35的孔130精镗精镗55的孔150钻孔钻孔4-10160钻孔扩孔2-13170锪孔锪孔2-20180钻孔钻孔6190钻孔钻孔M6的螺纹孔200攻丝对孔M6的螺纹孔攻丝210铣铣左端面220钳去毛刺230检验检验入库1.7 轴支架的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定轴支架的铸造采用的是铸铁制造,其材料是HT150,硬度HB为150-200,生产类型为中批量生产,采用铸造毛坯。1.7.1 毛坯的结构工艺要求车床轴支架为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求:、铸件的壁厚应和合适,均匀,不得有突然变化。、铸造圆角要适当,不得有尖角。、铸件结构要尽量简化,并要有和合理的起模斜度,以减少分型面、芯子、并便于起模。、加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。、铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到:、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。1.7.2 轴支架的偏差计算底平面的偏差及加工余量计算底平面加工余粮的计算,计算底平面与孔(25.8的孔,30、35的孔,55的孔)根据工序要求,顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:由参考文献5机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为,现取。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣:由参考文献7机械加工工艺手册表2.3-59,其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为,又根据参考文献7机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为精铣后尺寸与零件图尺寸相同,即与侧面三孔(25.8的孔,30、35的孔,55的孔)的中心线的尺寸为35。正视图上的三孔的偏差及加工余量计算参照参考文献7机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献15互换性与技术测量表1-8,可以查得:孔:粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是根据工序要求,侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成,各顶面两组孔和,以及另外一组的锥孔和毛坯为实心,不冲孔。两孔精度要求为,表面粗糙度要求为。参照参考文献7机械加工工艺手册表2.3-47,表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为:第一组:和加工该组孔的工艺是:钻扩锪钻孔: 扩孔: (Z为单边余量)锪孔: (Z为单边余量) 第二组:的锥孔和加工该组孔的工艺是:钻锪铰钻孔: 锪孔: (Z为单边余量)铰孔: 1.8 确定切削用量及基本工时(机动时间)1.8.1 工序1:粗、精铣底面机床:双立轴圆工作台铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数粗铣铣削深度: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)精铣: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1.8.2 工序2 粗、半精、精镗侧面三孔机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料:粗镗孔切削深度:,毛坯孔径。进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量。切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:工作台每分钟进给量: 式(1.7)被切削层长度:刀具切入长度: 式(1.6)刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:粗镗孔切削深度:,毛坯孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量。切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.1)有:取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:粗镗孔切削深度:,毛坯孔径。进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取:机床主轴转速,由式(1.1)有,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取:机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.2)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.5)有:精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66,取机床主轴转速,由式(1.2)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 工作台每分钟进给量,由式(1.7)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.6)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1.7)有:本工序所用的机动时间:1.8.3 工序3:钻顶面四孔钻顶面四孔(其中包括钻孔,和扩孔,铰孔,以及锪孔,)机床:刀具:硬质合金锥柄麻花钻头。型号:E211和E101 带导柱直柄平底锪钻(GB4260-84) 公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料:钻孔,以及的锥孔钻孔时先采取的是钻到在扩到,所以,另外的两个锥孔也先钻到。切削深度:进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52,取切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:被切削层长度:刀具切入长度: 式(1.8)刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间: 式(1.9)扩孔钻孔时先采取的是钻到再扩到,所以,切削深度:进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52,取切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1.9)有:锪孔切削深度:,根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度;取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度: 取走刀次数为2机动时间,由式(1.5)有:锪孔切削深度:,根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度;取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1.5)有:铰孔切削深度:,进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-58,取切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-60,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1.9)有:1.8.4 工序4:钻侧面两孔钻侧面两孔(其中包括钻的孔和的螺纹孔)机床:钻 切削深度:根据参考文献7机械加工工艺手册表查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(1.5)有: 钻螺孔切削深度:进给量:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-39,取切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-41,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取实际切削速度,由式(1.2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1.8)有:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间,由式(1.5)有:、攻螺纹孔机床:组合攻丝机刀具:高速钢机动丝锥进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-105,取机床主轴转速,由式(1.1)有:,取丝锥回转转速:取实际切削速度,由式(1.2)有: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,由式(1.5)有:钻顶面四孔的机动时间:这些工序的加工机动时间的总和是:1.8.5 工序:铣左端面机床:双立轴圆工作台铣床刀具: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: 1.9 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求,该轴支架的年产量为5000件。一年以255个工作日计算,每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8小时工作时间计算,则每个工件的生产时间应不大于22.8min。参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-2,机械加工单件(生产类型:中批以上)时间定额的计算公式为: (大量生产时) 式(1.10)因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为: 式(1.11)其中: 单件时间定额 基本时间(机动时间) 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值1.9.1 粗、精铣底面机动时间:辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-48,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。1.9.2 镗侧面三孔、粗镗侧面的三孔机动时间:辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-37,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-39,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。、半精镗侧面的三孔(,)机动时间:辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-37,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-39,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。、精镗侧面的三孔机动时间:辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-37,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-39,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工,达到生产要求。1.9.3 钻顶面四孔钻顶面四孔(其中包括钻和、扩钻,铰孔以及锪孔和)机动时间: 辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-43,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求钻左侧面两孔(其中包括钻的孔和的螺孔)机动时间:辅助时间:参照参考文献7机械加工工艺手册表2.5-41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为。则:根据参考文献7机械加工工艺手册表2.5-43,单间时间定额,由式(1.11)有:因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求的螺纹孔攻丝机动时间:辅助时间:参照钻孔辅助时间,取装卸工件辅助时间为,工步辅助时间为。则:参照钻孔值,取单间时间定额,由式(1.11)有: 因此布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求。2钻底面四孔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。在加工轴支架零件时,需要设计专用夹具。2.1 研究原始质料利用本夹具主要用来钻、铰加工底面的四孔,其中包括钻底面四孔(其中包括钻孔和扩孔,铰孔,以及锪孔,)。加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2 定位基准的选择由零件图可知:底面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求,在对孔进行加工前,底平面进行了铣加工,后侧面也是一直都不加工的侧面,因此,选后侧面和做侧面面为定位精基准(设计基准)来满足CA6140机床轴支架顶面四孔加工的尺寸要求。由零件图可以知道,图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模,从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。2.3 切削力及夹紧力的计算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,决定选用手动螺旋夹紧机构。取,螺旋夹紧时产生的夹紧力,由式(2.9)有:式中参数由16机床夹具设计手册可查得: 其中: 由16机床夹具设计手册表得:原动力计算公式:由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2.4 误差分析与计算该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。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工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定,由参考文献15互换性与技术测量表可知:取(中等级)即 :尺寸偏差为、由16机床夹具设计手册可得:、定位误差:定位尺寸公差,在加工尺寸方向上的投影,这里的方向与加工方向一致。即:故、夹紧安装误差,对工序尺寸的影响均小。即: 、磨损造成的加工误差:通常不超过、夹具相对刀具位置误差:钻套孔之间的距离公差,按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和: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。2.5 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+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用固定式钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。2.6 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。2.7 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工轴支架的底孔、锥孔。工件以底平面、侧面和顶端为定位基准,在支承钉和支承板上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。结 论通过本次的课程设计,使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习,对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解,本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析,对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。参考文献1 许晓旸,专用机床设备设计M,重庆:重庆大学出版社,2003。2 孙已德,机床夹具图册M,北京:机械工业出版社,1984:20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册M,贵阳:贵州任命出版社,1983:42-50。4 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。5 孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京:机械工业出版社,1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组,金属机械加工工艺人员手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 李洪,机械加工工艺手册M,北京:机械工业出版社,1990。8 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社,1994。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 周永强,高等学校课程设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。 11 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。12 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。13 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。14 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。15 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。16 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。17 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:4-17。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 44致谢课程设计是将大学所学的知识融合在一起,综合运用所有的相关专业知识,是课本知识在实际中的应用。通过这次课程设计,使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高,这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的,在分析的过程中,尹长城老师给了我很大的鼓励,在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路,增强了我的学习能力,与我们一起讨论问题,使我对分析有了更清晰明确的认识,使我受益非浅。课程设计是我们专业知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古言的真正含义。我今天认真地进行课程设计,学会脚踏实地地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话,课程设计真是有点累。然而一着手清理自己的设计结果,仔细回味课程设计的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一部,是我人生中的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟了许多。通过课程设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中,许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱;有时应为不小心计算出错,只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我不禁时刻提醒自己,一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。经历了课程设计,使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏,自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足,几年来学习了那么多的课程,今天才知道自己并不会用。想到这里,我真的有点心急了。由于毕业时间的仓促,很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源,比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等,这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向,离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的,因为方向确定了,就会用最少的精力做好事情,这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中,要从事的工种是千差万别的,只有从中找到自己最拿手,最有发展前途的岗位,个人才有更多的热情,也最可能在自己的岗位做出一些贡献。 45
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