K207-泵盖工艺及车大端面夹具设计 [中心距32]参考素材
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摘 要本文是对泵盖零件加工应用及加工的工艺性分析,主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计铣对接面手动夹具设计。关键词:泵盖,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具目 录摘 要1第1章 绪论41.1课题研究的意义及现状41.2课题主要研究内容41.3研究方法和手段51.4研究目标51.5方案可行性分析5第2章 零件的分析62.1 零件的作用62.2 零件的工艺分析62.3 审查零件的工艺性7第3章 泵盖零件的加工工艺规程设计83.1零件的生产类型83.2毛坯的选择及铸造方法83.3基准的选择93.3.1粗基准的选择93.3.2精基准的选择93.4零件各表面的加工方法103.5 各工序间加工余量103.5 泵盖加工主要工序安排113.6确定切削用量及基本工时(机动时间)12总 结27参考文献28致 谢2920第1章 绪论1.1课题研究的意义及现状当前,我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期,国外进口设备一统天下的局面已经结束,国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下:一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平,大规模靠引进技术发展的时代已经结束,吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强,自身开发能力大大提升,大型机械开发周期一般不超过一年。二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂,改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力,代表着世界领先水平,今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产,并向多品种方向发展,凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力,其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化,极大增强了我国机械行业的实力,对中小企业的发展也有很大影响。三、一批民营中小企业迅速成长壮大,规模和技术实力大增。尚存问题有待解决。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时,一些潜在的问题也不容忽视。首先,我国多数机械企业规模偏小,抵抗风险能力有限,回款率低,流动资金不足。其次,也如同其他产品一样,我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少,采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异,很少有标志性的技术,原始创新很少。第三,零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力,利润损失较大,不利于进一步扩大生产。第四,对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品,由于不熟悉其市场准入和标准,经常遭遇“专利门槛”问题,对产品出口产生不利影响。认清趋势促进发展。针对上述问题,相关企业要重视创新,主动加大科技投入;树立尊重知识、保护知识产权的法律意识;企业对技术骨干要有留人和防挖办法;可在市场接受的范围内,适当进行涨价,以促进生产发展。1.2课题主要研究内容泵盖零件的分析包括:零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法,填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准,根据需要标注泵盖装配图的尺寸公差、形位公差等;2、根据泵盖的装配图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等;3、综合运用所学知识,参考有关资料,按大批生产,安排产品的加工工艺;设计加工孔夹具。1.3研究方法和手段(1)调研、消化原始资料;收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料,供设计时使用;消化零件制件图,了解零件的用途,分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求;分析工艺资料,了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。(2)完成泵盖的零件图及装配图;(3)确定工艺方案,制定加工工艺文件;(4)设计加工孔夹具;(5)完成零件图及装配图的制作。1.4研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力,熟悉常用材料的使用性能,正确选用材料;掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法;掌握机械加工工艺的制定过程,对一般的制造过程和方法有初步的了解,了解常用的零部件设计软件,并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固,对以前所学的知识得以温故而知新,更好的掌握学过的知识,为将来的工作奠定一个良好基础。1.5方案可行性分析1)查阅相关文献,搜集有关资料。2)了解泵盖的结构以及工作原理的了解,并了解夹具的结构;3)通过老师指导,同学讨论确定方案。4)根据国家有关标准,设计产品第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目给出的零件是泵盖。泵盖的主要作用是支承传动轴,保证各轴之间的中心距及平行度,并保证部件正确安装。因此泵盖零件的加工质量,不但直接影响的装配精度和运动精度,而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.2 零件的工艺分析由泵盖零件图可知。泵盖是一个泵盖零件,齿轮油泵泵盖的材料是HT200,毛坯制造完成后需进行时效处理,消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。泵盖有下列几组加工表面:1.以泵盖左端盖20为基准的加工表面,这一组加工表面包括对右端面的加工。2.以中心距为28.760.016为定为基准的两个盲孔。经过对以上加工表面的分析,我们可以选定粗基准,加工精粗基准所在的加工表面,然后借用专用夹具对其它加工表面进行加工,保证它们的位置精度 表1 泵盖技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度/um形位公差/mm泵盖右端面200.033/IT86.36 6.5 沉头孔6.5110.090/IT1112.525销孔50.018 /IT81.616盲孔160.011 /IT61.616盲孔160.011 /IT61.62.3 审查零件的工艺性根据老师发给的零件图,审查了零件的结构工艺性,零件图上的视图、尺寸公差和技术要求较统一,不必做大的修改。仔细阅图后了解到此工件结构较简单,通过铸造再加工即可获得,表面的精度要求不高,只是在右端面的接触处要求具有较高的精度,以保证密封性。泵盖上的沉头孔和销孔用一般钻床夹具可加工出来,而盲孔可利用设计的专用夹具加工。总体来说,此工件还是比较容易加工。其零件图见电子版附图。第3章 泵盖零件的加工工艺规程设计3.1零件的生产类型零件的生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算其中 是零件的生产纲领(件/年); 产品的年产量(台、辆/年); 每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆); 备品率,一般取2%4%; 废品率,一般取0.3%0.7%;根据上式结合题目给定数据,即可算出泵盖的生产纲领,进而确定出其生产类型。年产量20万套=200000台/年,=1件/台,取=,取=0.6%,由公式(1-1)有:.泵盖零件的重量为3.16,查表1-3可知,泵盖为轻型零件,由此再查表1-4可知,该泵盖的生产类型为大批生产。3.2毛坯的选择及铸造方法选择毛坯时候应该考虑一下几点因素: (1)零件的力学性能要求:相同的材料采用不同的毛坯制造方法,其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件,其力学性能一次递减。(2)零件的结构形状和外廓尺寸:直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料,相差较大时宜采用锻件;形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件,形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造;尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸,多采用砂型铸造和自由锻造;外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法,以避免机械加工。(3)生产纲领和批量:生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。(4)现场生产条件要求:现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。经过分析考虑,零件材料选取HT200,由于零件结构一般,生产类型为中、小批生产,在机床运行过程中所受冲击不大,力学性能要求不高,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,零件属于中批生产,零件的轮廓尺寸不大,根据参考文献8中表3-1选择金属型浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为9级.这对提高生产率,保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。3.3基准的选择定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一,定位选择的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,还会造成零件的大批报废,使生产无法进行。3.3.1粗基准的选择选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。(1)加工泵盖上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准,加工上盖分合面。我选择粗基准的根据如下:选择上盖螺栓孔的上表面为基准,能保证泵盖上盖其他表面加工余量小二均匀,符合选择重要表面为粗基准的原则;泵盖上盖只有螺栓孔上表面不需要进行加工,符合选择不加工表面为粗基准的原则;制造毛坯的时候上表面的加工余量留的最少,符合选择加工余量量最小的表面为粗基准的原则;上表面能满足方便定位、加紧的需求,符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则;螺栓孔上表面只用一次,加工出精基准面就不需要使用,符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。(2)按照粗基准的选择原则,同理我们可以选择出泵盖底泵盖的底孔的上表面为粗基准,加工底泵盖的底面。3.3.2精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发,同时考虑装夹方便、夹具结构简单。(1)选择上盖的分合面为精基准,加工上盖端面和油杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根据如下:精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则,并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作,能够准确定位,加紧可靠,满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求,方便加工其他表面。(2)按照精基准的选择原则,选择泵盖底泵盖的底面为精基准,加工底泵盖的端面及内孔分合面。(3)按照精基准的选择原则,选择泵盖的底面与为精基准,加工泵盖的内孔。3.4零件各表面的加工方法当零件的加工质量要求较高时,一般要经过粗加工、半精加工和精加工三个阶段,如果零件的加工精度要求特别高、表面粗糙度特别小时,还要经过光整加工阶段。通过对泵盖的各加工表面的分析,选择前面一系列的预备工序的加工方法和顺序。表2 各加工表面加工方案加工表面精度要求/um加工方案泵盖右端面6.3粗铣-精铣5销孔1.6钻-铰孔12.5钻16孔1.6钻-粗铰-精铰3.5 各工序间加工余量根据表1-6至1-11和2-15至2-40,将各加工表面的工艺路线、工序(或工步)余量,工序(或工步)尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。3 各工序间加工余量加工表面工步名称工步余量基本尺寸公差等级精度公差工步偏差粗糙度泵盖右端面粗铣120IT80.033206.3精铣218.6IT120.2121 12.5毛坯323-2.423-5销孔铰0.25.0IT80.01851.6钻0.84.8IT120.1204.86.3毛坯44-241-6.5孔钻26.5IT110.0906.512.5毛坯4.54.524.5116精铰0.0516IT60.011161.6粗铰0.9515.95IT80.02715.956.3钻1.215IT110.1101512.5毛坯13.813.8-2.413.81.2-3.5 泵盖加工主要工序安排对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。泵盖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。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到泵盖加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。因此,顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面,再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。对于泵盖,需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系,但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系,然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面,这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝,由于切削力较小,可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。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。根据以上分析过程,现将泵盖加工工艺路线确定如下:工艺路线:1铸造铸造毛坯2时效时效热处理3粗铣粗铣右端面至21mm4精铣精铣右端面至20mm5钻铰钻铰16孔深13mm盲孔,粗铰,精铰钻6钻铰钻铰2x5圆锥销孔通孔7钻钻6x6.5通孔8钻钻11孔深6mm9钳工去毛刺10终检检验各尺寸3.6确定切削用量及基本工时(机动时间)工序3、4:粗、精铣泵盖右端面机床:铣床X52K刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数10(1)粗铣泵盖右端面 铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据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:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:(2)精铣泵盖右端面铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量: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: 本工序机动时间工序5:钻铰16孔深13mm盲孔,粗铰,精铰钻机床:组钻床Z525刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.39,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.41,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 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:工序6:钻铰2x5圆锥销孔通孔机床:组钻床Z525钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =工序7、8:钻6x6.5通孔,钻11孔深6mm机床:组钻床Z525刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 机动时间:第4章 加工6个螺栓孔夹具设计4.1 夹具的分类和作用(1)按专业程度划分1)通用夹具 通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。 2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3)通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。 4)组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5)随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。 (2)按使用的机床分类由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 (3)按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。夹具的作用:1缩短辅助时间,提高劳动生产率夹具的使用一般包括两个过程:其一是夹具本身在机床上的安装和调整,这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现,或者通过找正、试切等方法来实现,但速度稍慢;其二是被加工工件在夹具中的安装,这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等),因此能迅速实现。2确保并稳定加I精度,保证产品质量 加工过程中,工件与刀具的相对位置容易得到保证,并且不受各种主观因素的影响,因而工件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧,这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度,或者根本不需要找正和调整,所以,这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。4.2 工件在夹具中的定位一、机床夹具定位元件工件定位方式不同,夹具定位元件的结构形式也不同,这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。(一)工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉(图a)用于支承精基准面;球头支承钉(图b)用于支承粗基准面;网纹顶面支承钉(图c)能产生较大的摩擦力,但网槽中的切屑不易清除,常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点,限制一个自由度;在一个平面内,两个支承钉限制二个自由度;不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板(图a)结构简单,但沉头螺钉处清理切屑比较困难,适于作侧面和顶面定位;带斜槽型支承板(图b),在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑,适于作底面定位。当工件定位平面较大时,常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点,限制两个自由度;两个(或多个)支承板组合,相当于一个平面,可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面,支承高度可以根据需要进行调整,调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式4自位支承 常用自位支承的结构形式如图6-4所示。由于自位支承是活动的或是浮动的,无论结构上是两点或三点支承,其实质只起一个支承点的作用,所以自位支承只限制一个自由度。使用自位支承的目的在于增加与工件的接触点,减小工件变形或减少接触应力。图6-4 自位支承的结构形式(二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时,可选用图 a 所示的结构;当孔径尺寸较大时,选用图 b 所示的结构;当工件同时以圆孔和端面组合定位时,则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时,短圆柱销限制二个自由度;长圆柱销可以限制四个自由度;短圆锥销(图d)限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式2心轴 心轴的结构形式很多,图6-7是几种常用的心轴结构形式。图a为过盈配合心轴,限制工件四个自由度;图b为间隙配合心轴,限制工件五个自由度(心轴外圆部分限制四个自由度,轴肩面限制一个自由度);图c为小锥度(1:50001:1000)心轴,装夹工件时,通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件,使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度,它可以限制五个自由度。图6-7 定位心轴(四) 工件以组合表面定位常用定位元件在实际生产中,为满足加工要求,有时采用几个定位面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有:两顶尖孔、一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔等;与之相对应的定位元件也是组合式的。例如,长轴类零件采用双顶尖组合定位;箱体类零件采用一面双销组合定位。 几个表面同时参与定位时,各定位基准(基面)在定位中所起的作用有主次之分。例如,轴以两顶尖孔在车床前后顶尖上定位的情况,前顶尖孔为主要定位基面,前顶尖限制三个自由度,后顶尖只限制两个自由度。4.3 夹具的组成(1) 定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。(2) 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。图3-3中的螺杆8(与圆柱销合成一个零件)、螺母7和开口垫圈6就起到了上述作用。(3) 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图3-3中钻套l和钻模板2组成导向装置,确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。铣床夹具上的对刀块和塞 尺为对刀装置。 (4) 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图3-3中夹具体3的底面为安装基面,保证了钻套1的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。因此,夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。 (5) 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件,如图3-3中的件3,通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 (6) 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。4.4夹具设计总 结这次毕业设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下他的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成,他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,他不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献参考文献1、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,19942、机床夹具设计手册.北京:中国科学技术出版社3、赵家齐主编.机械制造工艺学毕业设计指导书.北京.机械工业出版社,20004、吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具毕业设计指导书.北京:机械工业出版社,20055、曾志伟、吕明主编,机械制造技术基础,武汉理工大学出版社,2001年6、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年7、曾东建主编,汽车制造工艺学,机械工业出版社8、机械设计手册(上册),机械设计手册联合编写组编,化学工业出版社致 谢经过了的很长时间,终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜,感觉经过了一场磨练,通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法,巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻,我要特别感谢我的导师的精心指导,不仅指导我们解决了关键性技术难题,更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验,从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路,也使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此,老师的敬业精神更是深深的感染了我,鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业,导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。43第2章 车b面夹具设计2.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工中心孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。(1) 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多,有通用的三爪卡盘、四爪卡盘,花盘,顶尖等,还有自行设计的心轴;专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转,刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。(2) 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以零件在车床上加工用专用夹具。2.2车床夹具的设计要点(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。(2)夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式:1)对于径向尺寸D140mm,或D(23)d的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1-c所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册2.3 定位机构由零件图分析孔F的加工要求,必须保证孔轴向和径向的加工尺寸,得出,夹具必须限制工件的六个自由度,才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下:选择定位元件为:支承板,支撑钉,定位销,上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度,X,Y方向的转动自由度,支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见,定位方案选择合理。2.4夹紧机构选择工件的夹紧方案,夹紧方案的选择原则是夹得稳,夹得劳,夹得快。选择夹紧机构时,要合理确定夹紧力的三要素:大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下:1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置;2. 夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动,又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单,制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质,确定夹紧动力源类型为手动夹紧,夹紧装置为压板,压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。2.5零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示,在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述:(1)定位误差由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定位误差等于零。(2)夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.(3)安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。(4)加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是: 精度储备:故此方案可行。2.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构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。2.6 零件的车床专用夹具简单使用说明(1)夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便,悬臂尺寸要短,重心尽可能靠近主轴。(2)当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时,将产生较大的离心力和振动,影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产,特别是在转速较高的情况下影响更大。因此,对于重量不对称的夹具,要有平衡要求。平衡的方法有两种:设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中,常用适配的方法进行夹具的平衡工作。(3)为了保证安全,夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此,还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题,必要时应该加防护罩。机械加工工艺过程卡片西南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称齿轮泵零件名称泵盖共1 页第 1页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸89mm60mm23mm每毛坯可制作件数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1铸造铸造毛坯铸造车间一2时效时效热处理铸造车间一3粗铣粗铣右端面至21mm金工二X52K端面铣刀,游标卡尺4精铣精铣右端面至20mm金工二X52K端面铣刀,游标卡尺5钻铰钻铰16孔深13mm盲孔,粗铰,精铰钻金工二Z525专用夹具,内径千分尺6钻铰钻铰2x5圆锥销孔通孔金工二Z5255麻花钻,铰刀,游标卡尺7钻钻6x6.5通孔金工二Z525直柄短麻花钻,鍯钻,铰刀,游标卡尺8钻钻11孔深6mm金工二Z525直柄短麻花钻,鍯钻,铰刀,游标卡尺设计(日期)审核(日期)标准化(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机械加工工艺过程卡片西南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称齿轮泵零件名称泵盖共1 页第 1页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸89mm60mm23mm每毛坯可制作件数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9钳工去毛刺金工钻工台平锉10终检检验各尺寸塞规,卡尺等设计(日期)审核(日期)标准化(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
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