K308-离合器分离叉加工工艺及铣键槽专用夹具设计带图纸
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机械加工工序卡片产品型号零件图号120-16020-06产品名称零件名称离合器分离叉共3页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工30车45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量专用夹具, YG6硬质合金可转位车刀,游标卡尺17420.10.721.51234 设 计(日 期) 校 对(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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号120-16020-06产品名称零件名称离合器分离叉共3页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工80铣45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣叉口两内侧面专用夹具, 铣刀,游标卡尺16933.40.08312.3234 设 计(日 期) 校 对(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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号120-16020-06产品名称零件名称离合器分离叉共3页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工90铣45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X525K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣键槽专用夹具, 铣刀,游标卡尺16933.40.08312.3234 设 计(日 期) 校 对(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产品型号零件图号120-16020-06产品名称离合器分离叉零件名称离合器分离叉共1页第1页材 料 牌 号45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件10锻造锻造锻造一锻造机20去飞边去飞边锻造一30粗车粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量机二车床CA6140专用夹具, YG6硬质合金可转位车刀,游标卡尺40粗车粗车离合器分离叉左端面,保证全长,粗车外圆25mm留2mm加工余量机二车床CA6140专用夹具, YG6硬质合金可转位车刀,游标卡尺50调质调质处理60半精车半精车离合器分离叉左端面,保证全长,并倒角,半精车外圆25留0.5mm加工余量机二车床CA6140专用夹具, YG6硬质合金可转位车刀,游标卡尺70半精车半精车离合器分离叉右端面,半精车外圆25并倒角,留0.5mm加工余量,其余表面加工到尺寸要求机二车床CA6140专用夹具, YG6硬质合金可转位车刀,游标卡尺80铣铣叉口两内侧面机二铣床X52K专用夹具, 铣刀,游标卡尺90铣铣键槽机二铣床X52K专用夹具, 铣刀,游标卡尺100磨粗、精磨右端25mm外圆机二磨床M114W专用夹具, 砂轮,游标卡尺110磨粗、精磨左端25mm外圆机二磨床M114W专用夹具, 砂轮,游标卡尺120去毛刺去毛刺130检验检验140入库入库 设 计(日 期) 校 对(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 期学院课程设计设计说明书摘 要 离合器分离叉零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。离合器分离叉具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点,是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。离合器分离叉加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化,将对提高离合器分离叉的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。本文对某企业提供的“离合器分离叉”零件进行了机械制造工艺规程设计和铣键槽专用夹具设计。对于工艺规程设计和夹具设计制订了两套不同的方案,从中甄选出最佳方案。本设计首先分析了离合器分离叉零件的作用和加工工艺性,然后进行工艺规程设计,最后是专用夹具设计。离合器分离叉零件的机械综合性能要求较高,一般选择锻件作为毛坯。合理安排工艺路线,划分加工阶段对保证零件加工质量至关重要。使用夹具可以缩短辅助时间,提高劳动生产率,保证加工精度,稳定加工质量,降低对工人的技术要求,扩大机床工艺范围。本文对所设计的专用夹具进行了精度校核和定位误差分析,对夹具的设计质量也进行了评估。 关键词:离合器分离叉;工艺分析;工艺规程设计;夹具设计I目 录摘 要I1 引言11.1机械加工工艺规程11.2 夹具设计特点32 工艺规程设计42.1 零件的分析42.1.1 零件的作用42.1.2 零件的工艺分析52.2 工艺规程设计52.2.1 确定毛坯的制造形式52.2.2 基面的选择52.2.3 制定工艺路线62.2.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.2.5 确定切削用量83 铣键槽夹具设计213.1设计要求213.2夹具设计213.2.1 定位基准的选择213.2.2 切削力及夹紧力的计算213.3定位误差的分析243.4夹具设计及操作的简要说明27结 论28参考文献29致谢311 引言本设计所采用的是一根输入离合器分离叉。离合器分离叉零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。离合器分离叉零件是将部分和离合器分离叉做成一体无需键配合的一种常见机械零件。离合器分离叉具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点,是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。离合器分离叉的工作能力一般取决于离合器分离叉的强度和刚度,转速高时还取决于离合器分离叉的振动稳定性。该离合器分离叉主要作用是和相啮合的一起传递运动和速度,要求传动平稳。离合器分离叉圆柱面处有圆弧形的键槽,主要是通过键和其他部件相连。离合器分离叉的中间部位为斜部分,主要传递运动和动力。1.1机械加工工艺规程 (1)机械加工工艺规程有:机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、标准零件或典型零件工艺过程卡片、单离合器分离叉自动车床调整卡片、多离合器分离叉自动车床调整卡片、机械加工工序操作指导卡片、检验卡片等。 (2)制定工艺规程的基本要求是:在保证产品质量的前提下,能尽量提高生产率和降低成本,并充分利用现有生产条件,保证工人具有良好而安全的劳动条件。 (3)制定工艺规程的步骤:收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样,进行零件的结构工艺性分析;确定毛坯的类型及制造方法;选择定位基准;拟定工艺路线;确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差;确定各工序的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具;确定各工序的切削用量及时间定额;确定主要工序的技术要求及检验方法;进行技术经济分析;编制工艺文件。 (4)机械加工工序的安排原则:基面先行;先粗后精;先主后次;先面后孔。 (5)热处理工序在工艺路线中的安排,主要取决于零件的材料和热处理的目的。预备热处理安排在机械加工之前;去除内应力的热处理安排在粗加工之后,精加工之前;最终热处理安排在精加工前后,变形较大的热处理应安排在精加工之前,变形较小的热处理应安排在精加工之后;表面的装饰性镀层和发蓝工序一般安排在工件精加工后;电镀工序后应进行抛光,耐磨性镀铬则放在粗磨和精磨之间。 (6)辅助工序包括检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等,检验工序是主要的辅助工序。除了在每道工序中操作者自检外,还必须在下列情况下安排单独的检验工序:粗加工阶段结束后;关键工序前后;零件从一个车间转到另一个车间前后;零件全部加工结束之后。 (7)工序组合的原则:大批大量生产、零件结构叫复杂,适于采用工序集中地原则,对一些结构简单的产品,也可采用分散的原则。成批生产宜采用适当集中的原则,单件小批生产适于采用工序集中的原则;产品品种较多,又经常变换,适于采用工序分散的原则;零件加工质量、技术要求较高时一般采用工序分散的原则;零件尺寸、 质量较大,不易运输和安装的,应采用工序集中地原则。 (8)选择设备时应考虑下列问题:机床的精度与工序要求的精度相适应;机床的规格与工件的外形尺寸,本工序的切削用量相适应;机床的生产率与被加工零件或产品的生产类型相适应;选择的设备尽可能与工厂现有条件相适应。 (9)加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度。加工余量可分为加工总余量(毛坯余量)和工序余量。加工总余量等于各工序余量之和。影响工序余量的因素有:上工序的各种表面缺陷和误差因素,包括表面粗糙度和缺陷层、尺寸公差和形位公差;本工序加工时的装夹误差。确定加工余量的方法有:分析计算法、查表法、经验估算法。(10)工艺装备的选择包括确定各工序所需的夹具、刀具和计量器具等。夹具主要根据生产类型和加工要求来确定。刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度要求,生产率和经济性等。计量器具主要根据生产类型和工件的加工精度来选取。 1.2 夹具设计特点夹具设计的特点如下: (1)针对性强。设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。专用夹具是为某零件的某道工序设计的,设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求,工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具,辅具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案,确定最合理的定位、夹紧装置。 (2)保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务,而保证加工质量又是第一位的。因此,设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关于制造精度要求不高的零件,其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。(3)夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。夹紧装置的结构形式和种类很多,选用的灵活性很大,特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此,在同样能保证工序要求的情况下,每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样,设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应,不可片面追求高精度而忽视了经济性。(4)夹具的制造多属于单件生产。因此,设计时应考虑采用组合加工,修配和调整等措施来保证夹具的制造精度,尽可能地考虑设置修配和调整环节,而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。 (5)设计周期短,一般不进行强度刚度计算。夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作,其设计周期要求短,因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度,通常不进行详细计算,有时采用简便公式或用图表作为设计参考。要注意的是在设计一些具有较高精度的夹具时,应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。 1.3 设计要求设计的基本要求如下: 夹具设计的原则是经济和实用,它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字,其中好用是主要的,但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求为: (1)夹具的结构应与其用途和生产规模相适应,正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。 (2)保证工件精度。 (3)保证使用方便,要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输,保证安全第一。 (4)注意结构工艺性,对加工、装配、检验和维修等问题应全面考虑,以降低制造成本。2 工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目说给定的零件是离合器分离叉,位于传动系统中,一般与配合使用。主要作用是用于空间交错的两离合器分离叉间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的离合器分离叉段,用于与离合器分离叉承内圈相配合,其支承作用。零件上有带键槽的的离合器分离叉头用于与联离合器分离叉器相连接传递运动和动力。2.1.2 零件的工艺分析离合器分离叉这个零件从零件图上可以看出,它一共有3组加工表面,而这四组加工表面之间有一定的位置要求,现将这三组加工表面分述如下:1.以25外圆面为中心的加工表面这一组的加工表面包括:25外圆面外圆面及倒角。2.以两个离合器分离叉铣叉口两内侧面为中心的加工表面这一组的加工表面包括:两个离合器分离叉段的铣叉口两内侧面及左边倒角。其3.以键槽中心的加工表面这一组的加工表面包括:键槽。这3组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:键槽两侧面相对于有对称度要求。由以上分析可知,对于这四组加工表面而言,我们可以先加工两端中心孔这一组加工表面,然后以其离合器分离叉线为基准,借助夹具进行其他三组表面的加工,并且保证它们之间的形状精度要求。2.2 工艺规程设计2.2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45钢,考虑到在传动过程中收到的振动,载荷,受力等方面的影响,因此应该选用锻件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠,由于零件产量为中大批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,可以采用模锻成型,这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2.2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理,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,使生产无法正常进行。3(1)粗基准的选择对于一般的离合器分离叉类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说,所有表面都需要加工,按照有关粗基准的选择原则,选取最大外圆面作为粗基准。(2)精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。设计基准,工序基准,定位基准相重合,可以减少定位误差和基准不重合引起的误差,因此选择两中心孔的公共中心线作为精基准。2.2.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,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。1.工艺路线方案一10锻 造20去飞边30粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量40粗车离合器分离叉左端面,保证全长,粗车外圆25mm留2mm加工余量50调质处理60半精车离合器分离叉左端面,保证全长,并倒角,半精车外圆25留0.5mm加工余量70半精车离合器分离叉右端面,半精车外圆25并倒角,留0.5mm加工余量,其余表面加工到尺寸要求。80铣叉口两内侧面90铣键槽 100粗、精磨右端25mm外圆。110粗、精磨左端25mm外圆。120去毛刺130检验140入库2.工艺路线方案二10锻 造20去飞边30粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量40粗车离合器分离叉左端面,保证全长,粗车外圆25mm留2mm加工余量50半精车离合器分离叉左端面,保证全长,并倒角,半精车外圆25留0.5mm加工余量60半精车离合器分离叉右端面,半精车外圆25并倒角,留0.5mm加工余量,其余表面加工到尺寸要求。70调质处理80铣叉口两内侧面90铣键槽 100粗、精磨右端25mm外圆。110粗、精磨左端25mm外圆。120去毛刺130检验140入库3.工艺路线方案的比较与分析上述两个工艺路线方案的特点在于:方案一对于整个离合器分离叉一起加工,减少装夹次数,同时在加工过程中有效防止了加工产生的应力对后加工工序的影响;方案二对不同部位进行粗、半精、精加工,不能对一台机床进行连续运用。综合比较选择工艺路线方案一。10锻 造20去飞边30粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量40粗车离合器分离叉左端面,保证全长,粗车外圆25mm留2mm加工余量50调质处理60半精车离合器分离叉左端面,保证全长,并倒角,半精车外圆25留0.5mm加工余量70半精车离合器分离叉右端面,半精车外圆25并倒角,留0.5mm加工余量,其余表面加工到尺寸要求。80铣叉口两内侧面90 铣键槽 100粗、精磨右端25mm外圆。110粗、精磨左端25mm外圆。120去毛刺130检验140入库2.2.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为45钢,硬度为217255HBS,生产类型为中、大批生产,采用普通模锻,精度IT13。根据原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1.离合器分离叉段外圆面这段离合器分离叉表面粗糙度为1.6,需要粗车,半精车,粗磨,半精磨加工。直径加工余量为2Z=7mm。2. 离合器分离叉段沿离合器分离叉线长度方向的加工余量长度余量取4mm,模锻斜度为5。2.2.5 确定切削用量3.1工序30 粗车离合器分离叉右端面,粗车外圆25mm,留2mm加工余量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3.75,可在一次走刀内完成,故 =3.75mm (3-1).确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主离合器分离叉允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=切削工时:t=其中l=10mm =4mm =2mm 所以t=0.1min3.2工序40 粗车离合器分离叉左端面,保证全长,粗车外圆25mm留2mm加工余量1、加工条件(1)选择刀具1) 选择YG6硬质合金可转位车刀2)依据,根据表1.1,车床CA6140的中心高度,所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm,刀片的厚度为4.5mm。3)依据,根据表1.2,粗车毛坯为45钢,可以选择YT15硬质合金刀具。4)依据,根据表1.3,车刀几何形状如表12表12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4(0.30.8)f10.40.80.5(2)选择切削用量 1)、确定切削深度ap 由于粗加工余量仅为2.9mm,可在一次走刀内切完,故 ap=2.9mm2)、进给量依据,根据表1.4,在粗车钢料,刀杆的尺寸为16mmX25mm,ap=2.9mm,以及工件直径小于40mm时, 依据,根据CA6140车床的使用说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求,故需进行校验依据,根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据,根据表1.21,当钢的强度=570670MPa, (预计)时,进给力为N。依据,根据表1.29-2,切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.0,故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力,故所选的进给量可用 3)、车刀磨钝标准及耐用度T依据,根据表1.9,车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm(1.01.4),车刀的寿命T=60min。4)、确定切削速度依据,根据表1.28,切削速度的修正系数为=1.0,=1.0,=0.8,=1.0,=1.0,故 =0.94 依据,根据表1.27,切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据,根据CA6140车床的使用说明书,选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。 按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.78(min)3.3工序60 半精车离合器分离叉左端面,保证全长,并倒角,半精车外圆25留0.5mm加工余量1、加工条件(1)选择刀具1) 选择YG6硬质合金可转位车刀2)依据,根据表1.1,车床CA6140的中心高度,所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm,刀片的厚度为4.5mm。3)依据,根据表1.2,粗车毛坯为45钢,可以选择YT15硬质合金刀具。4)依据,根据表1.3,车刀几何形状如表12表12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4(0.30.8)f10.40.80.5(2)选择切削用量 1)、确定切削深度ap 由于粗加工余量仅为2.9mm,可在一次走刀内切完,故 ap=2.9mm2)、进给量依据,根据表1.4,在粗车钢料,刀杆的尺寸为16mmX25mm,ap=2.9mm,以及工件直径小于40mm时, 依据,根据CA6140车床的使用说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求,故需进行校验依据,根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据,根据表1.21,当钢的强度=570670MPa, (预计)时,进给力为N。依据,根据表1.29-2,切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.0,故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力,故所选的进给量可用 3)、车刀磨钝标准及耐用度T依据,根据表1.9,车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm(1.01.4),车刀的寿命T=60min。4)、确定切削速度依据,根据表1.28,切削速度的修正系数为=1.0,=1.0,=0.8,=1.0,=1.0,故 =0.94 依据,根据表1.27,切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据,根据CA6140车床的使用说明书,选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。4) 工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =7mm; =3mm; t= =0.73(min)工序70 半精车离合器分离叉右端面,半精车外圆25并倒角,留0.5mm加工余量,其余表面加工到尺寸要求。1、加工条件(1)、选择刀具 车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。(2)、背吃刀量ap 查,得半精车余量ap=0.9mm1)、进给量 依据,根据表1.6,材料为碳钢,当表面粗糙度为,(预计)时,。 依据,根据CA6140车床的使用说明书选择 2)、车刀磨钝标准及耐用度T 依据,根据表1.9,选择车刀的后刀面的最大磨损量为0.5mm,刀具的寿命T=60min。3)、切削速度 依据,根据表1.28,可查得切削速度的修正系数为=1.0,=1.0,=0.8,=1.0,=1.0,故 =0.94 依据,根据表1.27,切削速度的计算 故 =158m/min r/min依据,根据CA6140车床的使用说明书,选择 这时实际切削速度为 =97m/min最后决定切削用量 切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=25mm; =4mm; =2mm; t=i=x1=0.06(min)工序80铣叉口两内侧面机床的选择:X52K型铣床铣刀直径,齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.77,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.88,取机床主离合器分离叉转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:走刀次数为1机动时间:(其中)因为: 本工序机动时间:工序90 铣键槽机床的选择:X52K型铣床(1)选择刀具:查,根据表2.1-72,因为铣削宽度,可查得立铣刀 2)查,根据表2.1-20,选择7:24锥柄立铣刀,标准系列L=198mm,标准系列l=63mm,粗齿数为4。(2)选择切削用量1)决定铣削深度 铣削深度由工序决定,因为每次的铣削深度不大,故均可以一次性走完,则粗铣削时为3.4mm。2)决定每齿进给量 查,根据表2.1-72,当铣削宽度=12mm时,铣刀的每齿进给量,取,所以。3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查,根据表2.1-75,可选择高速钢立铣刀,粗铣,后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm,查,根据表2.1-76,可选用的高速钢立铣刀,其耐用度T=90min。4)决定切削速度 查,根据表2.1-77可查得:=1.18,=1.0,=0.9,=1.2,=1.0,=1.25(铣削余量较小时,) 铣削速度计算公式: 查,根据表2.1-77可查得: 所以 m/min r/min 查,根据表3.30,X52K型铣床的使用说明书,选择: 这时实际切削速度为 m/min3.6.1精铣键槽(1)选择的机床、刀具的型号、尺寸均和粗铣相同(2)选择切削用量1)决定铣削深度根据,可查得精铣=0.6mm。2)决定每齿进给量 查,根据表2.1-72,当铣削宽度时,铣刀每齿进给量,取,所以 mm/r3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查,根据表2.1-75,可选择高速钢铣刀,立铣刀,精铣,后刀面的最大磨损限度为0.20.25mm,查,根据表2.1-76,可查得选用的高速钢立铣刀,其耐用度T=90min。4)决定切削速度 查,根据表2.1-77可查得:,(铣削余量较小时,) 铣削速度计算公式: 查,根据表2.1-77,可查得: 所以 m/min r/min 查,根据表3.30, XK5532型数控铣床的使用说明书,选择: 这时实际切削速度为 m/min切削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.09(min)工序100:粗、精磨右端25mm外圆。 1)确定磨削深度=0.5mm 2)确定进给量,取f= 0.05mm/r 3)根据机床选n=2667r/min,计算出= =2093.6m/min 4)基本时间=,故 =0.195min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min 则=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min 6)小结综上所述,机床为磨床M114W,主离合器分离叉转速为2667r/min,切削速度2093.6m/min,进给量f=0.05mm/r,切削深度0.4mm,机动时间0.195min, 辅助时间0.2min。工序100 粗、精磨左端25mm外圆。 1)确定磨削深度=0.5mm 2)确定进给量,取f= 0.05mm/r 3)根据机床选n=2667r/min,计算出= =2093.6m/min 4)基本时间=i,故 =0.66min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min,则=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min 6)小结综上所述,机床为磨床M114W,主离合器分离叉转速为2667r/min,切削速度2093.6m/min,进给量f=0.05mm/r,切削深度0.4mm,机动时间0.66min, 辅助时间0.2min。3 铣键槽夹具设计3.1设计要求为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具将用于X52k铣床。成批生产,任务为设计一铣键槽夹具本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不是主要考虑的问题。3.2夹具设计3.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。由零件图可知:进行加工前,左右端面进行了粗、精铣加工,进行了粗、精加工。因此,定位、夹紧方案有:方案:选下凸台面平面、和侧面和V型块定位夹紧方式用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。方案:选一面两销定位方式,2面用挡销,夹紧方式用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案:方案中的定位是不正确的,挡销的位置是固定,且定位与夹紧应分开,因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求,孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差,选择小头孔和大头孔来定位,从而保证其尺寸公差要求。为了使定位误差达到要求的范围之内,这种定位在结构上简单易操作。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具: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 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。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹紧力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点:(1)结构简单;(2)扩力比大;(3)自琐性能好;(X)行程不受限制;(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。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: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: 螺旋夹紧力:该夹具采用夹紧机构, 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。3.3定位误差的分析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: 定位误差 :注:V型块夹角=90。基准位移误差:工件以外圆柱面在V型块定位,由于工件定位面外圆直径有公差D,因此对一批工件来说,当直径由最小DD变大到D时,工件中心(即定位基准)将在V型块的对称中心平面内上下偏移,左右不发生偏移,即工件由变大到,其变化量(即基准位移误差)从图(a)中的几何关系退出:Y=基准不重合误差:从图(b)中设计基准与定位基准不重合,假设定位基准不动,当工件直径由最小DD变到最大D时,设计基准的变化量为,即基准不重合误差B=。从图(c)中可知,设计基准为工件的下母线。即,上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反,故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求 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: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。3.4夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。夹具体是夹具的基础件,夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求,夹具体应有足够的刚度和强度,同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好,几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制,同时吸振性良好、抗压能力好,故此选用铸造夹具体,材料选取HT200,铸造成型后时效处理,以消除内应力。由于工件采用V型块定位25m外圆面,这就要求V型块固定在一个与水平面成45的支撑面上。我们可以采用加工一有45面的支撑块固定在夹具体上,经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。结 论通过近一个月的课程设计,使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤,不仅是对所学知识的一个巩固,也从中得到新的启发和感受,同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力,而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。在整个设计过程中,我本着实事求是的原则,抱着科学、严谨的态度,主要按照课本的步骤,到图书馆查阅资料,在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计,也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改,再比较、再修改,我也付出了一定的心血和汗水,在期间也遇到不少的困难和挫折,幸好有老师的指导和帮助,才能够在设计中少走了一些弯路,顺利的完成了设计。本设计研究过程中仍然存在不足之处,有的问题还待于进一步深入,具体如下:(1)缺乏实际工厂经验,对一些参数和元件的选用可能不是非常合理,有一定的浪费。(2)与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。(3)系统的设计不太完善,在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。(4)使用有一定的局限:人工操作多,零部件磨损度在实际中尚不明确。参考文献 1 刘德荣,组合夹具结构简图的初步探讨,组合夹具,1982. (1)2 孙已德,机床夹具图册M,北京:机械工业出版社,1984:20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册M,贵阳:贵州任命出版社,1983:42-50。4 刘友才,机床夹具设计 ,北京:机械工业出版社,1992 。5 孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京:机械工业出版社,1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组,金属机械加工工艺人员手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 李洪,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,1990。8 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社,1994。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 周永强,高等学校课程设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2002。11 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.112 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。13 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。14 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。15 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2000:9-19。16 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农江人民出版社,1979.12 17 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2005:4-17。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .21 Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971 43 致谢在本文完成之际,首先向我最尊敬的导师老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。几个月以来,他不遗余力地对我的设计进行了指导。在我课程设计这段时间,无论在学习还是在生活上,恩师都给予了我无微不至的关怀。他以其渊博的知识,宽厚的胸怀、无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进取的精神激励着我,并言传身教,身体力行地不断培养我独立思考,深入探索,解决实际问题的能力,使我受益匪浅。老师给与了该设计关键性的技术指导,并指明了研究的方向,虽然平日里工作繁多,但在我做课程设计的过程中,特别在说明书的撰写和修改上给予了我悉心的指导,特此向老师表示衷心的感谢和敬意!课程设计虽已完成了,但由于知识水平的局限,实际经验缺乏,设计还存在许多不足,有很多地方需要改进。对于这些不足,我将在以后的工作中利用尽自已所能的去补充和完善,让自己成为对社会作更多的贡献,成为有用之才。此外还要感谢那些给予过我关心、帮助的老师和同学,正是有了大家的关怀、鼓力和我自己的努力,此设计才得以顺利完成。43
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