轴承杠杆工艺及钻M8孔夹具夹具设计参考素材
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哈尔滨理工大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计 说 明 书 设计题目:轴承杠杆设计及加工M8螺纹孔夹具设计夹具设 计 者: 指导教师: . 目 录机械自造工艺及夹具课程设计任务书.3 序 言 4零件的分析.4 零件的作用.4 零件的工艺分析.4工艺规程设计.5确定毛坯的制造形式.5基准面的选择.5制定工艺路线.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.6确定切削用量及基本工时.7夹具设计.12问题提出 12夹具设计.12参考文献.23 哈 尔 滨 理 工 大 学 机械自造工艺及夹具课程设计任务书设计题目:轴承杠杆设计加工M8螺纹孔夹具设计要求:中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间: 设计内容:1、熟悉零件图; 2、绘制零件图(一张); 3、编写工艺过程卡片和工序卡片(各一张); 4、绘制夹具总装图; 5、绘制夹具体图; 6、说明书班 级:设 计 者: 指导教师:系 主 任:序 言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课,专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ,为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。一零件的分析(一) 零件的作用:题目所给的零件是轴承杠杆。它位于厢体内部:主要作用是传递纽距,帮助改变机床工作台的运动方向。零件在主视方向支撑,上平面分别有M8的螺纹孔.,所有技术要求都是为了机床总体装配.。(二)零件的工艺分析:本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,而有位置要求,还有两组孔,也有位置和精度要求。 1、零件左端面,它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面,此面将作为初基准,表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式,即节省时间又能达到技术要求。2、零件顶面,它是以底面为粗基准而加工的,它将作为精基准以完成以后的孔加工,为达到题目要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式,表面粗糙度为3.2。.最终达到要求。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式。由零件要求可知,零件的材料为HT200,考虑到本零件在具体工作的受力情况,我们选择砂型铸造,足以满足要求,又因为零件是中批量生产,所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。(二) 基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否,可以是加工质量的到保证,生产效率提高,否则,不但加工工艺过程漏洞百出,更有甚者,零件的大批量的报废,使用无法进行,难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于本拨叉来说是至关重要的,对于一般零件而言,应以出加工的表面为粗基准,本零件正好符合要求,对于精基准而言,主要应考虑到基准重合的问题,当设计基准与工艺基准不重合时,应该进行尺寸换算,制定工艺路线的出发点,是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证,在生产纲领一确定成批生产的情况下,我们尽量集中工序,除此之外我们还应该考虑经济效益,工艺简单工序集中,尽量降低成本。(三) 公艺路线制定铣35孔两端面钻,扩,粗铰,精铰35孔铣尺寸为35的一端面铣尺寸为35的另一端面钻,扩,铰 12的孔粗铣,精铣槽13钻孔,扩孔 12钻孔,攻螺纹孔M8(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “杠杆”零件的材料为HT200,,生产类型为成批量生产,采用砂型铸造,13级精度以下。(批量生产) 根据上述原始资料及加工工艺,分别对个加工表面的机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定如下: 35孔两端面由机械加工工艺设计实用手册表6-92及公式(6-16)计算底面加工余量。e=C式中 e 余量值; 铸件的最大尺寸; A 加工表面最大尺寸; C 系数 e=2mm满足机械加工工艺设计实用手册表6-93的要求。2 顶面.35面:因为表面粗糙度要求高,根据零件图中可以看出加工余量为 e=3mm满足机械加工工艺设计实用手册表6-93的要求。 3、中间35孔毛坯为实心,不冲出孔,孔精度为IT7IT8之间,根据机械加工工艺设计实用手册确定尺寸和余量。 4.铣13mm槽毛坯为实心,不冲出孔,根据机械制造工艺手册查知e=18mm5、M8螺纹孔毛坯为实心,不冲出孔,根据机械制造工艺手册查知M4底孔为3.2为零件满足要求确定尺寸余量如下。钻M8底孔6.8;攻丝M8; e= 0.8mm(五) 确定切削用量及基本工时1、工序I 铣35孔两端面a/加工条件:机床:X62W卧式铣床 刀具:高速钢圆柱铣刀 GB1106-85 其中d=35mm, L=82mm , l=22mmb/计算切削用量:=2.5mm由机械加工工艺手册表15.53可知:f=由切削用量手册表9.4-8可知: vt =0.34m/s nt=1.35r/s vft=1.70m/s 各休整系数为Kmv=Kmn=Kmf=0.69 Ksv=Ksn=Ksf=0.8所以有 V=0.19m/s V=0.75r/s V=0.94mm/s 由X62W机床取 nt=0.792r/s=47.5r/min vfc=1.0mm/s 所以实际切削速度 v=0.20m/s=12m/min afc.=. 确定主轴转速:l1+l2=17mm l=75mm n=7r/s=420r/min 切削工时: 2、工序II钻,扩35孔 (1) 钻20孔 a/加工条件:机床:Z525立时钻床. 刀具:麻花钻 其中d=18mm, .b/计算切削用量:=18mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知:.f=0.36mm/r v=0.35m/s. 确定主轴转速: n=.334r/min . 按机床选取: 实际机床选取: v= 切入 切出 l=80mm 切削工时: . (2)扩34.8孔 a/加工条件:机床:Z525立时钻床. 刀具:扩孔钻 其中d=19.8mm, .b/计算切削用量:=1.8mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知:.f=0.81mm/r v=0.14m/s 确定主轴转速: n=.121.5r/min . 按机床选取: 实际机床选取: v=切削工时: .(3)铰35 4、两边分别倒角1X45 t=0.4min 5粗铣 12凸端面,凹端面 t=0.5min 6钻孔,攻螺纹M8深10 (1) 钻6.8孔 a/加工条件:机床:Z525立时钻床. 刀具:麻花钻 其中d=9mm, .b/计算切削用量:=9mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知:.f=0.36mm/r v=0.35m/s. 确定主轴转速: n=.334r/min . 实际机床选取: v= 切入 切出 l=80mm 切削工时: . (2)攻丝10 2z=1mm8. 精铣 12孔凸端面 1.加工条件:工件材料:HT200,=200MPa、铸造加工要求:粗铣底面刀具:端面铣刀机床:X5032A立式铣床2. 计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-53f=0.2-0.4mm/z 取f=0.3 mm/z由参考文献1表15-55v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/sn=1.19r/s=71.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=71 r/min=1.18r/s实际切削速度v=0.297m/s切削深度a=2.5mm(按加工余量分配)切削工时:L=120mm L为加工长度l1=80mm(刀具直径)由文献2表20取铣削入切量和超切量y+=18mm t=77s=1.1min9. 钻, 8H7的孔 (1)钻7的孔 2z=1.5 tm=0.5min (2)攻螺纹孔8的螺纹 tm=0.4min 10. 铣13mm槽 a/加工条件:机床:x62w卧式铣.床. 刀具:直齿三面刃铣刀 其中d=80mm, z=18 b/计算切削用量:=8mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-55可知:.af=0.20mm/z v=0.3m/s 确定主轴转速: n=71.6r/min . 按机床选取: 实际机床选取: v= . 11.粗铣,精铣20端面12钻孔,扩孔 8H8 (1) 钻M8孔6.7孔. a/加工条件:机床:Z525立时钻床. 刀具:麻花钻 其中d=6.7mm, .b/计算切削用量:=6.7mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知:.f=0.13mm/r v=0.35m/s. 确定主轴转速: n=.998r/min . 按机床选取: 实际机床选取: v= 切入,切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时: . (2) 扩M8 a/加工条件:机床:Z525立时钻床. .b/计算切削用量:=1.3mm由机械加工工艺手册表15-53,表15-37可知:.f=1mm/r v=0.12m/s. 确定主轴转速: n=286r/min . 按机床选取: 实际机床选取: v= 切入,切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时: . 3 钻M8孔夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工钻M8孔,加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足两孔轴线间公差要求。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。3.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对孔进行加工前,底平面进行了粗进行了加工,两侧面等为粗定位基准来设计夹具,从而保证其尺寸公差要求。3.3切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用:钻床Z3040,刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得:切削力公式: 式中D=3MM 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力:由参考文献5表得: 有:安全系数K可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献5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,查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 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。3.4 误差分析与计算该夹具以一个平面和和2个定位销定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。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尺寸公差。由5和6可得:1 定位误差: 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得: 因此:当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 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: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。3.5 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。尺寸表钻模板选用固定式钻模板,用4个沉头螺钉和2个锥销定位于夹具体上。3.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接,而且在零件的加工过程中,夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动,因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上,切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧,因此设计夹具体时,必须考虑结构应便于排屑。此外,夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等,在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求(1)应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进行退火处理。(2)应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。(3)应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。(4)应便于排除切屑在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况,可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间:对于加工过程中切削产生较多的情况,一般应在夹具体上设置排屑槽。(5)在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时,夹具的重心应尽量低,支承面积应足够大,安装基面应有较高的配合精度,保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空,大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸,然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。3.7 夹具设计及操作的简要说明如前所述,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。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。总 结本次设计从零件的毛坯生产到最终成品,中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产,工序就分得很散,中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在本次设计中已无大的问题,基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较,有所不足。 参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社,200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社,200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社,20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社,20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社,2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社,200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社,200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社,20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社,200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社,19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社,200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,20028致谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声,谢谢!我想没有他们的帮助,毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题,XX老师给了我许多关怀和帮助,并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们,也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中,得到了机电学院有关领导和老师的帮助与支持,在此表示衷心的感谢。最后,在即将完成毕业设计之时,我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了!4、25机械加工工艺过程卡片产品名称及型号轴承杠杆零件名称杠杆零件图号材料名称灰铸铁毛坯种类铸造零件重量(kg)毛重牌号HT200尺寸净重共2 页性能每料件数1每台件数每批件数 工序号工序内容加工车间设备名称及编号工艺装备名称及编号技术等级时间定额(min)夹具刀具量具单件准备终结12345678铣35孔两端面钻,扩,粗铰,精铰35孔铣尺寸为35的一端面铣尺寸为35的另一端面钻,扩,铰 12的孔粗铣,精铣槽13钻孔,扩孔 12钻孔,攻螺纹孔M8机加车间机加车间机加车间机加车间机加车间机加车间机加车间机加车间卧式铣床X62 立式钻床Z525立式铣床X52K立式铣床X52K 立式钻床Z525立式攻丝机S4016 卧式铣床X60立式钻床Z525立式攻丝机S4016 专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具更改内容编制 抄写校对审核批准 机械加工工序卡片产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第 1 页车床杠杆34铣尺寸为35的一端面2共 1 页车间工段材料名称材料牌号力学性能金工7HT200同时加工件数每料件数技术等级单件时间(min)准备终结时间(min)1设备名称设备编号夹具名称夹具编号工作液卧式铣床更改内容工步号工 步 内 容计算数据(mm)走刀次数切 削 用 量工时定额(min)刀具、量具及辅助工具直径或长度进给长度单边余量背吃刀量(mm)进给量(mm/r)或(mm/min)切削速度(r/min)或双行程数(mm/min)切削速度(m/min)基本时间辅助时间工 作 地服务时间工步号名称规格编号数量12钻螺纹孔M8底孔6.8攻螺纹孔M86.8M8883.40.6113.40.60.180.18 40404.424.4212编 制抄写校对审核批准
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