K553-直角杠杆铣底面夹具设计-手柄座【含CAD图纸+PDF图纸+文档】
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致谢 机械制造工艺学课程设计 设计计算说明书题目: 直角杠杆机械加工规程及夹具设计 目 录一、零件的分析71. 零件的作用72. 零件的工艺分析7二、确定生产类型8三、确定毛坯81. 确定毛坯种类82. 确定铸造加工余量及形状83. 绘制铸造零件图9四、工艺规程设计91. 确定定位基准92. 制定工艺路线93. 选择加工设备和工艺设备10五、机械加工余量、工序尺寸与公差的确定11 1. 圆柱表面工序尺寸 2. 平面工序尺寸 3. 确定切削用量与时间定额六、 夹具设计201. 问题的提出20 2. 夹具设计 七、 参考资料20一、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是直角杠杆。位于车床变速机构中,主要起换挡,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。开口直支架零件是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,其加工内孔的精度要求较高。因为其尺寸精度、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,因此它们的加工是非常关键和重要的。1.2零件的工艺分析图1.1 直角杠杆零件图零件的材料为HT200,铸造性能和切削加工性能优良。 直角杠杆零件的加工共有二组加工表面,它们相互之间没有要求。现分述如下:1、以外圆面为中心的加工面,这组面包括:50圆和25外圆的两端面及F端面。2、以50端面为基准的加工面,这组面包括:钻、扩、铰30H7孔和10孔。有以上的分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于夹具加工另一组表面,并保证它们的精度。由上面分析可知,可以先加工直角杠杆中心孔,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此直角杠杆零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、确定生产类型已知此直角杠杆零件的生产类型为大批大量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序应当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。三、确定毛坯3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。考虑零件零件结构简单,根据任务书,故选择铸造毛坯。3.2确定铸造加工余量及形状机械制造工艺及设备设计指导手册325页表15-7,选用加工余量为MA-G级,并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量,铸件的分型面的选者及加工余量如表1所示:表1 铸件的分型面的选择及加工余量简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明上下端面40mmH3mmF面63mmH2mm30H7孔30mmG15mm锻造实体螺纹孔M8M8G3mm锻造实体孔1010G10mm锻造实体3.3绘制铸造零件图图2.1 零件毛坯图四、工艺规程设计4.1选择定位基准粗基准的选择以零件的50外圆面和下端面为主要的定位粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的上下端面为主要的定位精基准,以下端孔为辅助的定位精基准。4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:表2.1工艺路线方案1铸造成型2时效处理3粗铣精铣零件下端面4粗铣精铣零件上端面5钻扩孔29.5,钻10的孔6镗孔30H77铣零件F面8钻螺纹孔M8深209检验10入库4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序3、4、7采用X52K铣床工序5、8采用Z525钻床 工序6采用镗床选择夹具该直角杠杆的生产纲领为中批生产,所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序,采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。对于钻床上加工孔30、10和螺纹孔M8,采用麻花钻,扩孔钻和丝锥来加工。镗孔30采用镗刀。选择量具加工的孔均采用极限量规,内孔螺纹采用螺纹塞规来加工,其他的位置尺寸检测则采用游标卡尺0-100mm,精度0.02mm。其他对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他尺寸采用通用量具即可。五、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定5.1圆柱表面工序尺寸5.2平面工序尺寸根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度表面粗糙度工序余量最小最大3粗铣零件下端面2.5IT1212.5-0.10.1精铣零件下端面0.5IT73.2-0.2+0.24粗铣零件上端面2.5IT1212.5-0.10.1精铣零件上端面0.5IT73.2-0.2+0.25钻孔2814IT1212.5-0.10.1扩孔29.50.75IT106.3-0.10.1钻孔105IT1212.5-0.10.16镗孔30H70.25IT71.60+0.0217铣零件F端面3IT116.3-0.2+0.28钻螺纹孔底孔3IT1212.5-0.10.1锥螺纹M8深201IT1212.5-0.10.15.3确定切削用量及时间定额工序:粗铣精铣零件下端面工步一:粗铣机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2.5mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度: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:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min工步二:精铣 机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为精齿铣刀。因其单边余量:Z=0.5mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度: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:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min工序:粗铣精铣零件上端面工步一:粗铣机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2.5mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度: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:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min工步二:精铣 机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为精齿铣刀。因其单边余量:Z=0.5mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度: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:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min工序:钻扩孔29.5,钻10的孔工步一:钻孔28机床:Z525钻床进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r,由于零件在加工28mm孔时属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r,查表得出,现取f=0.25mm/r。此工序采用28的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z钻削速度切削速度:根据手册表2.13及表2.14,查得切削速度V=10m/min。根据手册nw=110r/min,故切削速度为切削工时l=40mm,查工艺手册P9-143表9.4-31,切削工时计算公式: 工步二:扩孔钻29.5扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩39.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取 F=0.3 mm/z切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表28-2确定为 V=0.4V 钻其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 V=0.49.98=3.992m/min按机床选取nw=45r/min.切削工时 工步三:钻孔10机床:Z525钻床进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r,由于零件在加工10mm孔时属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r,查表得出,现取f=0.25mm/r。此工序采用10的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z钻削速度切削速度:根据手册表2.13及表2.14,查得切削速度V=10m/min。根据手册nw=320r/min,故切削速度为切削工时l=40mm查工艺手册P9-143表9.4-31,切削工时计算公式: 工序:镗孔30H7加工条件:机床: CA6125卧式车床刀具:YG6硬质合金刚镗刀 d30mm r0.25mm计算切削用量:=0.25mm 由切削用量手册表1.6可知: f0.080.14mm/r 取f0.12mm/r由切削用量手册表1.11可知:当HBS =200 =0.25mm f0.12mm/r时Vc50m/min n=由CA6140机床取 n=550r/min实际的切削速度:Vc=计算基本工时:Tj=工序:铣零件的F端面机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2.5mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度: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:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min工序:钻孔攻丝M8机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔切削深度: 进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间: 攻丝M8机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥 进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度: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: 由工序2可知: 走刀次数为1机动时间:六、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,需要设计专用夹具。并设计工序铣零件的底面。6.1问题的提出本夹具主要用来铣零件下底面,因为铣下底面是工序中的第一步,因此以提高生产效率为主。在本道工序加工时,主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。6.2夹具设计6.2.1定位基准选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。因为铣下底面是第一道工序,因此采用零件的上端面、铸造的圆柱面25和F面作为主要的定位面其中利用支撑套可以定位零件的下端面,可以限制3个自由度,然后利用V型块限制铸造的圆柱面25,这样可以限制2个自由度,最后的一个旋转自由度利用圆柱销定位铸造的F面,这样就完成了零件的完全定位。6.2.2切削力与夹紧力计算刀具: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:Nm 6.2.3定位误差分析该夹具以一侧面,F端面、一个固定V型块定位,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: 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:6.2.4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5.1 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5.4 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5.3所示: 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5:表5.5 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。6.2.5夹具工作原理(操作)简介: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。七、参考资料:机械制造工艺学王先逵主编机械工业出版社机械工程专业课程指导张进生房晓东主编机械工业出版社机械制造工艺学王启平主编哈工大出版社机械制造工艺学课程设计指导书张龙勋主编机械工业出版社机械加工工艺人员手册机械工业出版社机械制造工艺设计手册机械工艺师手册机械工业出版社机床夹具设计手册 机械工业出版社 金属切削用量手册机械工业出版社
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