机油泵传动轴支架加工工艺规程和铣底面夹具设计【即铣上端面】-版本2【含CAD图纸+PDF图纸+文档】
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车辆与交通工程学院课程设计说明书设计类型 工艺课程设计 设计题目 编制零件“机油泵传动轴支架” 的工艺规程与其中第15道工序的 机床专用夹具设计 专业班级 车辆163 学生姓名 王佩根 完成日期 2019年10月18日 指导教师 曹付义 河南科技大学38目录第一章 零件工艺性分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析3第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图42.1 确定毛坯的制造形式42.2 绘制机油泵传动轴支架铸造毛坯简图4第三章 机械加工工艺规程制订53.1机械加工基准介绍53.2基准的选择53.3选择加工方法63.4制定工艺路线63.5确定加工余量73.6选择加工设备及刀、夹、量具83.6.1设备的选择83.6.2刀具量具的选择113.7加工工序设计124 铣削底平面夹具设计设计174.1 研究原始质料174.2 定位、夹紧方案的选择194.3 切削力及夹紧力的计算194.4 误差分析与计算214. 5 定向键与对刀装置设计214.6 确定夹具体结构和总体结构234.7夹具设计及操作的简要说明25总 结26参考文献28第一章 零件工艺性分析1.1零件的作用本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件机油泵传动轴支架。如右图所示,题目所给定的零件是机油泵传动轴支架。它位于传动轴的端部。主要作用是支承传动轴,连接油口,起到固定机油泵的作用。是拖拉机里用到的最普遍的零件之一。它结构简单,体积也较小,属叉架类零件。其中32孔要与轴配合,要求精度较高。1.2零件的工艺分析 机油泵传动轴支架共有两组加工加工表面,它们之间有一定的位置要求。现分述如下: 1以A面为基准的加工表面这一组加工表面包括:mm,mm。其中,主要加工表面为A基准面。 2以2*沉孔10*90为中心的加工表面这一组加工表面包括:2*沉孔10*90,mm, mm, 2230.05mm,11轴线的位移度不大于R0.25。这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是: (1)32H7轴线对B-B面的不垂直度100长度上不大于0.05 (2)32H7轴线和一个距离540.12mm。(3)由以上分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们之间的位置精度。第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200,灰铸铁的抗拉强度150MPa,抗扭强度330Mpa,硬度为200HBS。用于轴承传递。根据材料性质,选用铸件。由于大批量生产,零件的轮廓尺寸也不大,可用铸造成型。由工艺手册表5-2可知,选择砂形机器造型,铸件公差等级为CT9级。2.2 绘制机油泵传动轴支架铸造毛坯简图第三章 机械加工工艺规程制订3.1机械加工基准介绍基准:基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中,用来确定本工序加工表面位置的基准,加工表面与工序基准之间一般有两次核对位置要求:一是加工表面对工序基准的距离要求,即工序尺寸要求;另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求,如平行度,垂直度等。所以工件定位时,用以确定工件在夹具中位置的表面(或点,线)称为定位基准,定位基准的选择,一般应本着基准重合原则,尽可能选用工序基准作为定位基准,工件在定位时,每个工件的夹具中的位置是不确定的,一般是限制工件的六个自由度,分别是指:沿三坐标轴的移动自由度,和绕三坐标轴转动的自由度。基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一,基面选择正确合理,可以使加工质量的到保证,减轻劳动强度,生产效率得到提高。否则,会使加工困难,甚至造成加工零件报废。3.2基准的选择粗基准的选择粗基准选择原则:选择粗基准,主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准,使精基准面获得所需加工精度,选择粗基准,以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是:一要考虑如何合理分配各加工表面的余量;二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求,一般应按下列原则来选择:1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应优先选择该表面为粗基准。2)若工件每个表面都有加工要求,为了保证各表面都有足够的加工余量,应选择加工量最少的表面为粗基准。3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求,则应选择某个加工面为粗基准。4)选择基准的表面应尽可能平整,没有铸造飞边,浇口,冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。基于上述的要求和考虑到安装装配面的精度要求和便于夹紧等实际情况,粗基准选用前机体内一个较大的非加工面在毛坯图上已经标出。(2) 精基准的选择精基准选择原则:选择精基准时,应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度,并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择:1)基准重合原则;应选择设计基准作为定位基准。2)基准统一原则;应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面,采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差,并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似,从而简化夹具的设计和制造。3) 自为基准原则;有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择加工表面本身来作为定位基准。4) 互为基准原则;对于相互位置精度要求高的表面,可以采用互为基准,反复加工的方法。5) 可靠,方便原则;应选择定位可靠,装夹方便的表面作为精基准。本零件是铸造件,要用毛坯面定位先加工出一个精基准。然后以精基准定位,加工零件。精基准放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。详见工艺卡片。3.3选择加工方法1.平面的加工 平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。而对于K面粗糙度为Ra6.3通过粗铣以及精铣就可以达到。2.孔加 32孔内壁粗糙度为Ra6.3所以就用钻-扩-镗,钻、扩、镗该孔后就可以达到这个精度要求,满足安装配合F7,并且用YT锥柄麻花钻。同样3*11以及2*8的销孔也可以用钻床加工出来。3.4制定工艺路线(1)定位基准的选择粗基准选择下表面,则由非加工面为定位基准,铣精基准。精基为表面A,则加工时稳定性差一些,加工精度就受到了影响,角向定位也是这样。(2)热处理工序的安排加工工艺安排热处理,因为零件精度要求较高HT200要铸造完成要进行时效处理,防止工件变形。因此,拟订工艺路线方案如下:工序1:清沙,去除非加工表面铸造积瘤工序2:时效处理,去除内应力工序3:毛坯面定位,铣上表面,保证尺寸12及72.3+0.1/0工序4:铣圆柱32两端面工序5:以底面为基准,粗镗32孔至31.5工序6:以底面为基准,精镗31孔至32H7(+0.027/0)工序7:钻2-8H7(+0.015/0) 沉孔10x90及3-11孔工序8:以底面为基准,钻11孔,保证30及11尺寸,工件总长度250工序9:检验工序10:入库3.5确定加工余量由机械制造工艺学第30至31页的表110,表111,表112确定其加工的的经济精度和经济粗糙度。(1)平面K:工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度粗刨215IT11Ra12.5精刨113IT9Ra6.3(2)加工32孔:工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度钻303015IT10Ra12.5扩31.71.730IT8Ra6.3倒角1.545精镗31.90.231.7IT7Ra3.2细镗32H70.131.9IT7Ra3.2(3)加工2*8销孔工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度钻77.8IT11Ra12.5扩2.89.8IT9Ra6.3铰0.210IT7Ra3.2(4)加工3*11孔:工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度钻1111IT10R12.5(5)钻32侧面11孔:工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度钻11孔1111IT10Ra12.53.6选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产,加工设备易以通用机床为主,配以专用夹具,工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。3.6.1设备的选择选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点,。选择加工方法,因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号,主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量比较大,加工材料又较硬,有必要校验机床功率。1)摇臂钻床 Z3040X16 主要参数:最大钻孔孔直径40 mm主轴中心线至立柱母线距离 最大1600 mm最小350 mm主轴端面至底座工作面距离 最大1250 mm最小350 mm主轴行程315 mm主轴锥孔(莫氏)4# No.主轴轴转速范围25-2000 r/min主轴转速级数16 主轴进给量范围0.04-3.20 mm/r主轴进给级数16工作台尺寸500630 mm主轴箱水平移动距离1250 mm主电机功率3 kw 机床重量3500 kg机床外型尺寸(长宽高)250010702840 mm2)立式铣床 X52K 主要参数:单 位/X52K工作面积 宽*长mm320*1250承载重量kg500T型槽数目个3T型槽宽度mm18T型槽间距mm70X向(工作台纵向)手动/机动mm700/680Y向(滑座横向)手动/机动mm255/240Z向(升降台垂向)手动/机动mm370/350最大回转角度deg45转速r/min30-1500转速级数Step18锥孔.ISO7:24 NO.50轴向移动距离mm85主轴端面至工作台距离最小/最大mm45/415主轴中心线至床身垂直导轨面距离mm350切削进给速度mm/minX,Y:23.5-1180,Z:8-394快速移动进给速度mm/minX,Y:2300,Z:770进给级数Step18主轴电机功率KW7.5进给电机功率KW1.5机床外形尺寸(长*宽*高)mm2272*1770*2094机床净重(约)kg28003) 立式钻床Z535 主要参数 工作台尺寸(长X宽):450500 工作台行程:325 mm 主轴中心线至导轨面距离:300mm 主轴端面至工作台面距离:750mm 主电机功率: 4KW 最大钻孔直径: 35mm 最大送刀抗力: 16000N 主轴最大输送扭矩:400N*m 主轴孔锥度:莫氏4号 主轴变速级数: 无级变速 主轴变速范围:681100r/min 主轴行程:225mm 主轴箱行程: 220mm 送刀级数: 11级 进给量: 0.111.60mm/r 外形尺寸(长X宽X高):1280*842*2590mm 机床重量: 1500kg4)立式钻床 Z5140 主要参数:工作台尺寸(长X宽)mm450X500 工作台行程mm300 主轴中心线至导轨面距离mm335 主轴端面至工作台面距离mm0-750 主电机功率kw3.0 最大钻孔直径mm40 最大送刀抗力N16000 主轴最大输送扭矩N.m350 主轴孔锥度Morse4 主轴变速级数级12 主轴变速范围r/min31.5-1400 主轴行程mm250 主轴箱行程mm200 送刀级数级9 送刀范围mm/r0.056-1.80 外形尺寸(长X宽X高)mm1080X810X2510 机床重量kg20003.6.2刀具量具的选择 依据金属机械加工工艺人员手册所选量具公布如下:测量范围为:0100的深度规深度规用于精确测量凹台和沟槽深度。塞规具有独特的导向圆柱体设计,方便、快、准。适用于现场测量。测量范围为1030的内槽卡钳。内槽卡钳适用于测量各种筒形工件、管材内径以及凹槽尺寸。量具选择如下:铣平面A:选用刀具为平面刨刀。钻孔2-8H7(+0.015/0) 沉孔10x90及3-11孔:莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻。钻孔32:标准高速麻花钻,标准高速钢扩孔钻。钻30方向孔11:莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻。3.7加工工序设计切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量,确定方法是先确定背吃刀量,再进给量,最后确定切削速度。不同的加工性质,对切削加工的要求不一样。粗加工时,应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度,故一般优先选择尽可能大的背吃刀量,其次选择较大的进给量,最后根据刀具耐用度要求,确定适合的切削速度。精加工时,首先应保证工件的加工精度和表面质量要去,故一般选用较小的背吃刀量和进给量,而尽可能选用较高的切削速度。(1) 工序3 本工序是粗刨平面K,选用B665刨床,选用刀具为平面刨刀。加工时间为12.56s。(二)工序5钻、扩32mm孔及倒角工件的材料为HT200,硬度为200HBS,孔径为32mm,公差为H7,表面粗糙度为Ra3.2m。加工机床为Z535立式钻床,加工工序钻、扩所用刀具为:钻孔15mm/30mm,标准高速麻花钻;扩孔31.7mm,标准高速钢扩孔钻。Z535立式钻床基本参数:fw=0.111.60(mm/r) nw=681100(r/min) pw=4(kw)。钻孔15mm确定进给量f:根据切削手册表2.7,当铸铁的硬度200HBS,d0=15mm时,f=0.370.45(mm/r),因为钻孔深度为3d0,所以修正系数为0.1,则:f=(0.370.45)1.00.370.45 9 (mm/r)。根据Z535机床说明,取 f=0.35 (mm/r)。切削速度:根据切削手册表2.15及表2.16,查得切削速度V=18 m/min,所以:ns=1000*V/(*dw)=1000*18/(*15)=382 (r/min)根据机床说明书,取nw=380 r/min,则实际切削速度为:V=*dw*nw/1000=*15*380/1000=17.9 (r/min).切削工时:根据工艺手册表6.2-1得:t=L/(nw*f) L=42mm所以: t=45/(380*0.35)=0.32 (min)扩钻孔30mm利用30mm的标准钻头对15mm的孔进行扩钻,根据有关手册的相关说明书规定:Ft =(1.01.2)*f钻=(1.01.2)*0.65=0.650.78 (mm/r)根据机床说明书,取f=0.65 (mm/r)。Vt =(1/21/3)V钻=(1/21/3)*12 =46 (m/min)则: n=1000*Vt/(*dw)=1000*(46)/(*30) =42.463.7 (m/min)按机床说明书,取nw=68 (r/min)。则实际切削速度为:V=*dw*nw/1000=*30*68/1000=6.4 (m/min)。切削工时: t=L/(nw*f)=42/(68*0.65)=0.95 (min)扩孔31.7mm采用31.7mm专用扩孔钻进行扩孔。进给量f:根据切削手册表2.10,修正系数为0.7,则:F=(1.21.5)*0.7=0.841.50 (mm/r)根据机床说明书,取:f=0.85 (mm/r)机床主轴转速,取:nw=68 (r/mm),则切削速度为: V=*dw*nw/1000=*31.7*68/1000=6.77 (m/min). 机床工时: t=L/(nw*f)=42/(68*0.85)=0.73 (min)。倒角1.545双面采用90锪钻。为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩时相同,n=68 (r/min)。工序6精,细镗320+0.27mm孔。选用机床为:T407金刚镗床,基本参数为:nw=53840 (r/min);fw=0.050.20 (mm/r)。精镗孔至31.9mm,单边余量为Z=0.1,一次镗去全部余量,ap=0.1mm。进给量: f=0.1(mm/r)根据有关手册,确定金刚镗床的切削速度为: V=80m/min,则: nw=1000*V/(*D)=1000*80/(*32)=759 (r/min),由于T740金刚镗床主轴转速为无极调速,故以上转速可以作为公式使用的转速。切削工时:t =L/(nw*f)=42/(795*0.1)=0.53 (min)细镗孔至320+0.027mm。由于细镗与精镗共用一个镗杆,利用金属镗床同时对工件进行精、细镗孔,故切削用量与精镗相同。ap =0.05 mmf=0.1 mm/rnw=795 r/minV=80 m/mint =0.53 min(三)工序7 钻、扩、铰2*8及2*10销孔。1.确定被吃刀量ap=3.5确定进给量 钻头直径7知 工件为灰铸铁时硬度为163-229mpa,查表5-50,进给量f为0.22-0.26由5-51取f=0.25确定进给速度 由表5-52得V=13.13m/min,n=597.36r/min由标准转速,查表5-54取n=500,可知V=10.99轴向力由公式F=CFdozFfyFkF查表5-55得CF=410,zF=1.2,yF=0.75,f=3.5,kF=0.82计算得F=1377N转矩由公式T=CTd0zTfyTkT查表5-55得CT=0.117,ZT=2.2,yT=0.8,KT=0.77T=2.49Nm机床功率Pm=Tv/30d0Pm=2.49*10.99/30*7=0.13kW由表5-14得:Z3025机床最大转矩196.2Nm,主电机功率2.2kW。所以可用2.扩孔至7.8同上原理f=0.025,ap=0.4,n=630,v=15.5由以上公式得F=1397,T=2.72,Pm=0.18所以选择合理3.铰孔至8ap=0.1,f=0.3,n=630,v=15.83由上公式计算得F=1402,T=2.85,Pm=0.21所以选择合理4.扩孔至9.8ap=0.9,f=0.3,n=1000, v=29.9同上可算得F=1506,T=3,Pm=0.21所以选择合理5.铰孔至10ap=0.1,f=0.3, n=630,v=15.83由上公式计算得F=1380,T=2.73,Pm=0.18所以选择合理工序7钻3*11孔Z3025摇臂钻床,查表5-19选取d=11,l=94。莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数:=30,2=118, =50, f=12.由表5-49知,当d020时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8,耐用度T=60min.1 切削用量1确定背吃刀量ap. 钻孔时ap=11-0/2=5.52确定进给量f 钻头直径d0=11mm.工件材料为铸铁且HBW=200,查表5-50,进给量f取值范围为0.610.75mm/r.根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取f=0.63mm/r 3确定切削速度v 查表5-52的计算公式取缔切削速度 V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)式中:Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125 查表5-53得:修正系数KTv=1.0工件材料HBW=200,Kmv=1.0,钻孔时工件经过退火热处理。得修正系数Ksv=0.9,刀具材料为高速钢时,得修正系数 Ktv=1.0,钻头为标准刃磨形状。修正系数Kxv=0.84,钻口深度l=1.1d0,得修正系数Klv=1.0 Kv=KtvKmv KsvKtvKxvKlv=1110.90.841.0=0.756 V=9.4110.25 0.756/600.1255.500.630.4 =9.33m/min n=1000v/d0 =10009.333.1411=270.2rmin查表5-54选取n=250rmin,实际转速 V=d0n/1000=3.14112501000=8.64m/min(4) 校验机床功率 由表5-55有:T=CTd0ZTfyTKT(Nm) Pm=TV/30d0 (Kw)式中:CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMTKXTKVBT由表5-56得,与加工材料有关的修正系数KMT=1.0,与刃磨形状有关的修正系数KXT=1.0,与刀具磨钝有关的修正系数KVBT=0.87 则 KT=1.01.00.87=0.87T=0.2061120.630.80.87=14.98Nm,Pm=14.988.643011=0.39Kw 主轴Tm=19602Nm,PE=202Kw TTm Pm PE 所以,切削用量可用,则ap=5.5mm,f=0.63,v=8.64m/min (250r/min) (5)基本时间tm 由表5-57得,基本时间tm=(lw +lf + ll)/fn lw工件切削部分长度 lf 切入量 lf=dmCOSkr2+3 l l 超出量 l l=(24)mm 所以lw=12mm,lf=(11COS1182)+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r n=250r/min 则 tm=3tm=12+5.75+30.63250 3=0.4min (四) 工序8 钻32侧面11孔 Z3025摇臂钻床,查表5-19选取d=11,l=94。莫氏圆锥1号高速锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数:=30,2=118, =50, f=12.由表5-49知,当d020时,选择钻头后刀面磨损极限值为0.8,耐用度T=60min. 1 切削用量 1确定背吃刀量ap. 钻孔时ap=11-0/2=5.5 2确定进给量f 钻头直径d0=11mm.工件材料为铸铁且HBW=200,查表5-50,进给量f取值范围为0.610.75mm/r.根据Z3025机床标准进给量,查表5-51,选取f=0.63mm/r 3确定切削速度v 查表5-52的计算公式取缔切削速度 V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)式中:Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125 查表5-53得:修正系数KTv=1.0工件材料HBW=200,Kmv=1.0,钻孔时工件经过退火热处理。得修正系数Ksv=0.9,刀具材料为高速钢时,得修正系数 Ktv=1.0,钻头为标准刃磨形状。修正系数Kxv=0.84,钻口深度l=1.1d0,得修正系数Klv=1.0 Kv=KtvKmv KsvKtvKxvKlv=1110.90.841.0=0.756 V=9.4110.25 0.756/600.1255.500.630.4 =9.33m/min n=1000v/d0 =10009.333.1411=270.2rmin查表5-54选取n=250rmin,实际转速 V=d0n/1000=3.14112501000=8.64m/min(4) 校验机床功率 由表5-55有:T=CTd0ZTfyTKT(Nm) Pm=TV/30d0 (Kw)式中:CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMTKXTKVBT由表5-56得,与加工材料有关的修正系数KMT=1.0,与刃磨形状有关的修正系数KXT=1.0,与刀具磨钝有关的修正系数KVBT=0.87 则 KT=1.01.00.87=0.87T=0.2061120.630.80.87=14.98Nm,Pm=14.988.643011=0.39Kw 主轴Tm=19602Nm,PE=202Kw TTm Pm PE 所以,切削用量可用,则ap=5.5mm,f=0.63,v=8.64m/min (250r/min) (5)基本时间tm 由表5-57得,基本时间tm=(lw +lf + ll)/fn lw工件切削部分长度 lf 切入量 lf=dmCOSkr2+3 l l 超出量 l l=(24)mm 所以lw=12mm,lf=(11COS1182)+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r n=250r/min 则 tm=3tm=12+5.75+30.63250 3=0.4min4 铣削底平面夹具设计设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣削底平面夹具设计,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。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4-1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4-1 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。(二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图4-2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4-2 固定式定位销的结构形式4.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知:在对加工前,平面进行了粗、精铣加工,底面进行了钻、扩加工。因此,定位、夹紧方案有:为了使定位误差达到要求的范围之内,采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定位的定位方式,这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。4.3 切削力及夹紧力的计算刀具:高速钢圆柱端铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有: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: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 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:Nm4.4 误差分析与计算该夹具以一底面一侧面,两支撑钉和一个调节螺丝定位,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。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得:销的定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 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:4. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示: 图4.3 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4:表4.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺,其结构如图4.5所示: 图4.5 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.1:表4.1 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.25上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6 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。4.7夹具设计及操作的简要说明为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋机构)。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 结两个星期的课程设计的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。 不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 通过机械制造课程设计的过程,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识,理论联系实际,对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,初步具有设计中等难度的零件加工工艺以及设计夹具的能力,为今后的工作打下一个良好的基础,并且为后续课程的学习大好基础。在此要感谢我们的指导老师曹老师对我们悉心的指导,感谢老师们给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富,使我终身受益。参考文献1机床夹具设计(第二版) 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 2000.52机床夹具的现代设计方法 秦国华、张卫红主编 航空工业出版社 2006.113机械制造技术基础 黄健求主编 机械工业出版社 2005.114机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.25机械制造技术基础课程设计指南 崇凯主编 化学工业出版社 2007.26机械制造与模具制造工艺学 陈国香主编 情话大学出版社 2006.57机械精度设计与检测技术 李彩霞主编 上海交通大学出版社 2006.18机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 2005.1 9敏捷夹具设计理论及应用 武良臣、郭培红等主编 煤炭工业出版社 2003.910机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛 冶金工业出版社 2002.1211机械制造技术基础课程设计指导教程 邹青主编 机械工业出版社 2004.839
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