K359-托架的工艺规程及铣夹具设计【含CAD图纸+PDF图纸+文档】
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实训报告 实训课程名称:机械加工工艺及夹具设计 机械加工工艺及夹具设计实训任务书设计题目:XX(零件)机械加工工艺规程编制及XX(工序)夹具设计生产纲领:3000-10000件生产类型:大批量生产设计内容:1、制订工艺规程1) 零件工艺分析 绘制零件图,熟悉零件的技术要求,找出各表面的成形方法。2) 确定毛坯 选择毛坯的制造方法,确定毛坯余量,绘制毛坯图。3) 拟定工艺路线 确定加工方法,选择加工基准,安排加工顺序,划分加工阶段,选取加工设备及工艺装备,填写机械加工工艺过程卡。4) 进行工艺计算,填写工艺文件 计算加工余量、工序尺寸,选择、计算切削用量,绘制工序简图,填写机械加工工序卡。2、设计专用夹具1) 夹具方案确定 根据工序内容,确定定位方案、选择合适的定位元件,确定夹紧方式,布置对刀元件、导引件,设计夹具体等。2) 夹具计算 分析定位误差,计算夹紧力。3) 夹具总体设计 绘制夹具装配图。4) 夹具零部件设计 绘制主要零件图2张。3、编写设计说明书内容包括:封面、任务书、目录、正文(工艺规程及夹具设计的基本理论、方案确定过程、相关计算过程、设计结果等)、参考文献。应提交的设计文件:1) 产品零件图 1张2) 产品毛坯图 1张3) 机械加工工艺过程卡 1张4) 机械加工工序卡 1套5) 夹具装配图 1张6) 夹具体及其他夹具主要零件图 2-3张7) 设计说明书 1份托架零件工艺规程及钻夹具设计说明书设计题目设计托架零件,机械加工工艺规程及重要工序的夹具。批量生产。一、零件的分析(一)托架零件的作用托架主要起支撑和固定其他零部件的作用(二)零件的工艺分析1.2.1零件的分析 由零件图得知,其材料为HT200。该跟刀架的加工表面及各项技术要求如下表所示:加工表面尺寸偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)35孔35H8*68IT83.2左端面55*68IT83.2左端面槽55*36IT83.2 椭圆孔宽14长18IT83.2右端面58*68IT83.2右端面槽38*68IT83.2椭圆孔宽14长18IT83.2M8的螺纹孔M8 IT83.21.2.2审查托架的工艺性该拖架结构简单,形状普通,属一般的拖架类零件。主要加工表面有35的孔,要求其表面粗糙度3.2um,其次就是两端面表面等粗糙度3.2um能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外,其余的表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工,通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见,该零件的加工工艺性较好。二、确定毛坯、画毛坯零件合图2.1确定跟刀架体的生产类型 已知年生产纲领为批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主, 采用专用工装。2.2选择毛胚零件材料为HT200,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,生产类型为批量生产,故选择木摸机械砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为CT10。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。2.3确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量参考文献1表2.3-5,用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸(mm)加工余 量等级加工余量数值(mm)说 明35孔35*68H5左端面55*68H5单侧面加工右端面58*68G5单侧面加工由参考文献1表2.3-9可得铸件主要尺寸的公差,如表2-2所示。 表2-2 铸件尺寸公差主要面尺寸零件尺寸 总余量毛坯尺寸公差CT35孔3553012左端面6857311右端面6857311端面到孔中心距80585132.4绘制毛坯图三 制定零件的工艺规程3.1选择表面加工方法根据下表及所需加工内容,公差及粗糙度要求选择加工方法:平面及孔-铣床,精度孔-钻床/扩钻铰3.2基面的选择:粗基准的选择:以52圆柱下表面为基准加孔35孔及左端面及表面精基准的选择:以52圆柱下表面精基准面加工左端面及表面。3.3 拟定零件加工工艺路线方案1:1)铸造;2)热处理;3)铣床,粗铣52圆柱下表面; 4)扩,专用夹具扩35孔; 5)钻,专用夹具扩35孔; 6)铰,铰孔至公差尺寸;7)铣,粗铣左端面;8)铣,铣槽和孔;9)铣,粗铣上表面;10)铣,铣槽和孔;11)热处理;12)铣,精铣52圆柱下表面;13)铣,精铣左端面;14)攻,螺纹M8;15)清洗;16)检验;17)入库;方案2: 1)铸造;2)热处理;3)铣床,铣托架下端面,已下端面为基准面左端面; 4)划线,外形加工线;5)铣,铣凹槽面,粗铣和精铣左右底面; 6)铣,以下底面为基准面加工左右上端面;7)钻,专用夹具钻35孔,铰至尺寸;8)划线,划孔线;9)钻,钻攻M8螺纹孔;10)钳,倒角去毛刺;11)检验;12)涂油入库。方案比较:方案1工序相对集中,便于管理,且由于采用普通机床,较少使用专用夹具,易于实现,;方案2则采用工序分散原则,各工序工作相对简单。考虑到该零件生产批量较大,工序分散可简化调整工作,易于保证加工质量和提高加工效率,故采用方案1较好。3.4 选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具3.5切削用量和工时定额的选择和计算:工序四,五,六:钻扩铰35孔1、T=kT机+ T装卸 其中k难度系数 有工差要求k=1.5 有深度要求k=1.1 扩孔及攻丝k=0.82、机动时间:T机L20406080100100.61.071.592.112.633.1510150.621.161.722.282.843.4015250.761.422.112.793.484.1725350.971.812.693.574.455.3335501.422.653.935.226.517.8050601.813.375.016.658.299.93注:L/D8时,须另增排屑时间60%。3、装卸零件时间及辅助时间: T装卸LT装卸快速夹紧扳手夹紧2000.60.83001.01.45001.82.2吊车装卸810T=kT机+ T装卸=1.5*6.51+0.8=10.565工序九,粗铣上表面1) 确定铣的切削用量:所选高速钢圆柱铣刀,几何参数为:D=80,d=32,L=63,细齿8.A 确定背吃刀量ap=1mmB确定进给量:每齿进给量fz=0.2mm,每转进给量F=Z*fz=1.6mm/rC选择铣刀耐用度,t=100min;D确定切削速度:=53.62m/min=1000*53.62/3.14*80=213.46r/min查表选取铣床为X52k,功率7.5KW,转速范围:30-1500r/min,转速级数18级机床公比:所取刀具转速满足机床转速,因此取n=nmin*8=220r/min从而求出切削速度=3.14*80*220/1000=55.27m/min校验机床功率=5.5KW7.5KW最后确定切削用量:ap=1mm,f=1.6mm/r,n=220r/min,v=55.27m/min.2) 工时定额基本时间=445/220=2.02min辅助时间=0.404min工作地点及身体服务所用时间:=0.32min单件时间:=2.75min准备终结时间:=0.101min单件核算时间:=2.86min四 铣夹具设计4.1定位机构在夹具设计中,定位方案不合理,工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案,按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中,工件的批量越大,定位元件的磨损越快,选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性,方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准,均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是镗75孔并以工件底作为定位面,属平面定位类型,根据六点定位原则,用面以及侧面挡销定位,限制自由度如下图所示: 同时用圆柱销限制X,Y轴的平移夹紧定位方案如下:根据工序加工要求分析,工件定位时只需限制五个自由度,沿工件宽度方向的自由度可不必予以限制,则定位夹紧方案为:方案一:工件以侧平面 4 作为第一位基准,限制三个自由度 (沿X 方向移动,绕 YZ 轴转动), 可保证被加工平面 5 与侧平面 4 的垂直要求,以35 孔作为第二定位基准,用长削边销限制工件的两个自由度 (绕X 轴转动, 沿 Z 轴移动) 可保证 C 面的高度尺寸20及 C面对35H8孔轴线的平行度要求,根据主要夹紧力,应作用于第一定位基准面的原则, 主要夹紧力 W1的方向垂直于侧面 B,为防止工件在加工过程中发生振动,在铣削平面 C时,为了提高其稳定性, 在加工面 C的下方需增加一个辅助支承,以提高工件的刚度,辅助支承不限制工件的自由度,如图 所示:4.2夹紧机构1 .夹紧力的方向的确定: 1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位,而不能破坏定位,一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致,以利于减少工件的变形。 3)夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致,有利于减小夹紧力。2 .夹紧力的作用点的选择: 1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应,或在支承点确定的区域内,以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位,以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 3. 选择夹紧机构:设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则:1)夹紧必须保证定位准确可靠,而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度,手动夹紧机构4)必须保证自锁,机动夹紧应有联锁保护装置,夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。根据以上原则,在生产批量较大时,可采用手动联动夹紧机构或液动,气动;在生产批量较小时,可采用螺钉压板式,前者缺点是体积庞大,制造成本较高,后者缺点是,加工耗时。但后者扩力较大,且自锁性较好,综合考虑选择压板螺旋夹紧方式。 4.3机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为:1)定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2)加紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3)导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4) 动力装置在成批生产中,为了减轻工人劳动强度,提高生产率,常采用气动、液动等动力装置。5) 夹具体用于将各种元件装置连接在一体,并通过它将整个夹具安装在机床上。6)其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。4.5确定夹具体:夹具体上一般不设定位和定向装置,特别是钻床上使用时,但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面,以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式(有些夹具体铸造成特殊形状),保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体,并于机床可靠联接。4.6确定联接体:联接体是将导向装置与夹具体联接的工件,设计时主要考虑联接体的刚性,合理布置联接体的位置,给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位,考虑到刚性问题,在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板,同样用内六角螺栓定位。4.7绘制夹具零件图对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图,零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。1.零件图尽可能按1:1绘制。2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。3.零件的其他尺寸,如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。4.8 绘制夹具装配图1.装配图按1:1的比例绘制,用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。2.视工件为透明体,用双点划线画出主要部分(如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面)。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4.画出夹具体及其它联接用的元件(联接体、螺钉等),将夹具各组成元件联成一体。5.标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸,所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸,即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸,如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间,定位元件与导向元件之间,各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。4.9.夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话,还应标注定位表面,导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具,对于夹具的具体结构和使用要求,应进行具体分析,订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。4.10.对零件编号,填写标题栏和零件明细表: 每一个零件都必须有自己的编号,此编号是唯一的。在工厂的生产活动中,生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏,如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表,一般来说,加工工件填写在明细表的下方,标准件、装配件填写在明细表的上方。注意,不能遗漏加工工件和标准件、配套件。4.11.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面:1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案,夹具制造的技术要求,定位误差的分析和验算。2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时,尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置,提高自动化程度,符合生产节拍要求。在中、小批量生产时,夹具应有一定的可调性,以适应多品种工件的加工。3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑,必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯,要有合适的工件装卸位置和空间,使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时,更需要减轻工人劳动强度。4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度,切屑的热量使工件和夹具产生热变形,影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间,降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时,要方便制造、检测、调整和装配,有利于提高夹具的制造精度。4.12.定位误差设计1)误差分析a定位误差工件的加工误差,是指工件加工后在尺寸,形状和位置三个方面偏离理想工件的大小,它是由三部分因素产生的:1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。2)夹具带着工件安装在机床上,夹具相对机床主轴(或刀具)或运动导轨的位置误差,也称对定误差。3)加工过程中误差,如机床几何精度,工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。b产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差: 夹具定位基准与工序基准不重合,两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去,所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时,定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1)定位基准面与定位元件表面的形状误差。2)导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差,以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3)夹具在机床上的安装误差,即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4)夹紧力使工件与定位元件间的位置误差,以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 4.13机床夹具装配图
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