K365-尾座体加工工艺和镗Φ75大通孔夹具设计[尾架体]参考素材
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摘 要工艺学是以研究机械加工工艺和夹具设计为主的一门学科,具有很强的实践性,要求在学习过程中应紧密联系生产实践,同时它又具有很强的综合性, 本次设计的课题是机械零件的加工工艺规程的制定及专用夹具设计,主要内容如下:首先,对零件进行分析,主要是零件作用的分析和工艺分析,通过零件分析可以了解零件的基本情况,而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求,确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。第二步,进行基面的选择,确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准,制订工艺路线,通常制订两种以上的工艺路线,通过工艺方案的比较与分析,再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。第三步,根据已经选定的工序路线,确定每一工步的切削用量及基本工时,并选择合适的机床和刀具、量具。对于粗加工,还要校核机床功率。最后,经过多方面的考虑,设计了专用夹具。先提出设计问题,再选择定位基准,然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸,并编写说明书。通过以上的概述,整个设计基本完成。关键词:机械;车床套;加工工艺;夹具设计ABSTRACTA specialized main specialized course that mechanical manufacturing engineering is studied is machinery , rely mainly on studying machining technology and jig to design technological discipline , have very strong practicality , require that should contact production practices closely in the learning process, at the same time it has comprehensive the very strong one, The topic of this graduation design is the lather set establishment and empress that processes craft regulations three work preface appropriation tongs designs, the main contents is as follows:First of all, analyze , it is mainly analysis of the function of the part and craft analysis to the part , through part analyze can find out about basic situation of part, and craft analyze may know the processing surface of the part and is it require to process. The processing demand put forward according to the part picture, confirm the manufacture form of the blank and sureness of the size. The second step, carry on the choice the base , confirm thick datum and precise datum in the processing course. According to the datum chosen , make the craft route , usually make the craft route of more than two kinds, with analyzing through the comparison of the craft scheme, and then choosing be able to make such specification requirements as the precision of geometry form , size of the part and precision of position ,etc. get a kind of process of the rational assurance s. The third step, according to the already selected process route, confirm for every steps of cutting consumption and basic man-hour , choose suitable lathe and cutter. To rough machining , will check the power of the lathe . namely two sets of miller tongses that drill the mold and a set of Xian step noodles.Put forward the question of designing first , and then choose to orient the datum , then the calculation that begins to cut strength , clamp strength and analysis of the localization error. Then put the design course in order as the drawing. Keywords:machine, Lather set,Process the craft,The fixture design目录摘要1第1章 绪论4第2章 零件的分析82.1 零件的作用82.2 零件的工艺分析92.3 零件的技术要求10第3章 工艺规程的分析103.1 生产纲领和生产类型的确定103.2 确定毛坯制造形式113.3 基准面的选择133.4 加工方案设计要点143.5 工艺方案的制定153.6 切削用量及工时的计算16第4章 夹具设计274.1 概论274.2 镗床夹具284.2.1 定位方案284.2.2 夹紧方案294.2.3 误差分析计算314.2.4 切削力和夹紧力计算324.2.5 导向元件的设计34结论与展望37致谢38参考文献39第1章 绪论机械工业是国民经济的支柱产业,现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。随着科技不断的发展,特别是近年来机械工业领域正朝着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展,使机械工业得到了很大的提高。机械加工工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序;是实现产品设计、保证产品质量、节约能源和降低成本的重要手段;是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据;也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。机械制造中,需要的加工顺序、装配工序及检验工序等,使用着大量的夹具,可以提高劳动效率,提高加工精度,减少废品,可以扩大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。因此,夹具是机械制造的一项重要工艺装备,它们的研究对机械工业有着很重要的意义。机床夹具已成为机械加工时的重要装备,同时是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具的设计和使用是促进机械工业发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。机械制造工艺学设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的,这是我们在进行设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次设计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,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。1.1 课题背景及意义材料、机构、工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。技术使产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来新的机构、新的形态和新的造型风格。材料、加工工艺、结构和产品形象有机的联系在一起的,某各环节的变革,便会引起整个机体的变化。随着机床加精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高,机床夹具的精度以提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,为了适应不同行业的需求和经济行,家具有不同的型号,以及不同档位的精度标准供选择。工业的模块、组合夹具元件模块化实现组合化的基础。利用模块设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型家具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断的改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业网站,位夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。迅速发展对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求,使多品种,对中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。车床的拨叉位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照操作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔与操纵机构相连,而上方的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。拨叉C是机车变速箱中一个重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和侧面有精度要求,此外还有小头孔上的槽要求加工,对精度有一定的要求。拨叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是,所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求,所要加工的槽,在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、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,因此它们的加工必须保证精度要求。零件要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。1.2 夹具的发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。高精随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm。德国戴美乐公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为0.03mm;精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内;夹具重复安装的定位精度高达5m;瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级,世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然,为了适应不同行业的需求和经济性,夹具有不同的型号,以及不同档次的精度标准供选择。高效为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间,各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧和液压夹紧等,快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用12秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间,瑞典3R夹具仅用1分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国杰金斯公司的球锁装夹系统,1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上,球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具,起到缩短停机时间,提高生产效率的作用。模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。德国戴美乐公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件,即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研发协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系,争取合资与合作,引进技术,这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。第2章 零件的分析2.1 零件的作用机械零件在机械的工作中将作用于其它零部件,在工作时,又受其它因素所影响。机器里的作用力在机械零件内引起很大的压缩应力和纵向弯曲应力,机械零件本身的惯性力则在机械零件横断面上引起拉伸应力和横向弯曲应力,而且这些受力的情况是急剧地改变的,所以机械零件工作条件的特征是承受接近于冲击性质的变动负荷。因此,机械零件不但应具有高的疲劳强度,而且本身的重量应尽量减轻,以降低由于机械零件本身重量所产生的惯性力。故制造机械零件应使用优质钢材和设计合理的结构形式,在制造毛坯时应使金属纤维的方向合适排列。2.2 零件的工艺分析2.2 零件的工艺分析2.2.1 零件的工艺特点机械零件的主要功能是实现与其它零件的有效联接,通过它的变化,同一类型的可以搭载不同的机械,满足市场需求。同一系列机械零件的与连接面尺寸基本相同,与连接面则不同,但具有相同的功能孔。一般,机械零件其结构特点是外形尺寸大。机械零件大多采用灰铸铁铸造毛坯,材料其结构特点是壁厚不均匀,一般处壁厚为6-8mm,最薄处壁厚只有5mm,最大壁厚处却达40mm。其与及连接的两个面的面积较大,压铸时容易产生变形,且变形量不易控制,所以面必须进行机械加工。2.2.2零件的加工特点加工的首要问题是与面的平面度。若平面度不好,则在加工过程中将产生定位误差,在测量过程中将会在建立基准过程中产生测量误差,出现测量基准与定位基准不统一的问题。即使测量与定位基准统一,也会发生零件合格与否的误判;其次是孔的加工。如何保证相互之间位置精度是此工序的关键:另外,对连接用孔的加工也很关键。关键点在于如何高效地完成加工。2.3 零件的技术要求为了保证零件在工作过程中有良好的稳定性和密封性,在其重要表面和孔上均有详尽的技术要求。首先,孔和面是重中之重。在加工完孔和面后的几乎每个工序的定位都要用到孔和面。因此,它们的位置至关重要。对其的尺寸精度要求较高,孔径精度达到了H8级,位置精度达到了IT9。对其的粗糙度要求较高。其次孔和面也都达到了H8级。在选择加工规程时要分析机械加工手册上的提供的途径,保证粗糙度和尺寸精度都到达到理想的精度。同时有缘度要求。再次面在制定工艺路线时要经常被作为定位基准面,其中面对结合面有平行度要求,对孔有垂直度要求在加工孔时要特别的对待,选择好恰当的加工方法。第3章 工艺规程的分析3.1 生产纲领和生产类型的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。N=Qn(1+a%)(1+b%) N零件的年产量Q产品年产量n每台产品中该零件的件数备品百分率废品百分率根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系,确定其生产类型。图2-1,为某产品上的一个零件。该产品年产量为5000台。设其备品率为25%,机械加工废品率为0.2%,每台产品中该零件的数量为1件,现制定该此零件零件的机械加工工艺规程。 图2-1 零件工件N=Qn(1+a%)(1+b%)=5000*1*(1+25%)(1+0.2%)=6262.5 件/年此零件零件的年产量为6262.5件,现已知该产品属于轻型机械,根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ,确定其生产类型为大量生产。3.2 确定毛坯制造形式3.2.1 毛坯材料及热处理毛坯材料由资料2机械加工工艺手册表4-71,可得力学性能:表1.1的性能参数牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度铸件硬度范围金相组织灰铸体2.5-1010-2020-3030-50175145130120H175150-200铁素体+珠光体灰铸体一般的工作条件: 承受中等载荷的零件。 磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa。毛坯的热处理灰铸体中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中,由于片状石墨对基体的割裂作用大,引起应力集中也大;因此,使石墨片得到细化,并改善石墨片的分布,可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火,来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(有大量的渗碳体出现),以便于切削加工。3.2.2 毛坯的结构确定毛坯的结构工艺要求此零件为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求: 铸件的壁厚应和合适,均匀,不得有突然变化。 铸造圆角要适当,不得有尖角。 铸件结构要尽量简化,并要有和合理的起模斜度,以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到: 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。3.3 基准面的选择在生产中,工件加工时广泛采用专用夹具装夹,机械零件加工中可作为定位基面的表面两面等,这些表面在加工过程中不断地转换基准,由初到精逐步形成。(1)粗基准的选择为保证工件上两端面的加工余量均匀,根据粗基准选择原则,先选毛坯面任一面为基准面加工另一侧面。机械零件加工粗基准选择要保证其对称性和孔的壁厚均匀,(2)精基准的选择由于面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠,所以大部分工序选用其一个指定的面,以及指定的一个面作为精基准。这不仅使基准统一,而且还减少了定位误差(基准重合)(3)确定合理的夹紧方案机械零件相对刚性较差,要十分注意加紧力的大小、方向及着力点的选择,根据选择夹紧装置的要求,在不破坏工件正确定位的前提下,应能保持与工件的正确位置。夹紧适当、可靠,并使机构操作方便、安全、省力。3.4 加工方案设计要点对零件的加工,由于工件容易变形,且面与孔之间、孔与孔之间、面与面之间经常有尺寸关联要求,所以如何选择定位基准,如何安排工艺顺序就非常关键,所以加工中通常应注意以下几个问题:3.4.1粗、精加工的划分由于工件在粗加工后会引起显著变形时,所以常将平面和孔的加工交替进行,在这些表面都粗加工以后,再精加工基准面及其它表面及面上各孔。(1)粗加工阶段通常先用与离合器结合面定位,粗铣与结合面,然后再以粗铣后的与结合面为基准,粗铣离合器结合面及其他表面,去除毛坯余量。(2)半精加工阶段通常安排一些半加工工序,将精度和光洁度要求中等的一些表面加工完成,而对于要求高的表面进行半精加工,为以后的精加工做好准备。(3)精加工阶段通常首先完成定位基准面(结合面)的精铣及面上两销孔的精加工,并以此为精基准完成对精度和光洁度要求高的表面及孔的加工。3.4.2 次要小表面及孔的加工如螺纹孔,可以在精加工主要表面后进行,一方面加工时对工件变形影响不大,同时废品率也降低。另一方面如果主要表面出废品后,这些小表面就不必再加工了,从而也不会浪费工时。但是,如果小表面的加工很容易碰伤主要表面时,就应该把小表面的加工放在主要表面的精加工之前。3.4.3 热处理的安排有些机械零件有热处理的要求。为了消除内应力,需要进行人工时效,所以通常将热处理放在粗加工之后,半精加工之前。又如为了提高工件的表面硬度,需进行淬火,就要安排在半精加工之后,精加工之前。3.4.4 辅助工序的安排如检验,在零件全部加工完毕后、各加工阶段结束时、关键工序前后,都要适当安排。其他辅助工序还有清洗、去飞刺、表面处理、气密试验、包装等,也应按其要求排入工艺过程。3.5 工艺方案的制定工序1:铸造出毛坯工序2:毛坯退火处理工序3:粗,精铣基准面底部面 工序4:粗,精铣左侧面 工序5:粗,精铣右侧面 工序6:钻,扩,绞40孔 工序7:钻2-10孔 工序8:钻2-20孔 工序9:钻2-45孔,钻2-22孔 工序10:钻,扩,绞孔12 工序11:钻,扩,绞孔10 工序12:粗镗,半精镗,精镗75孔 工序13:去毛刺 工序14:入库3.6 切削用量及工时的计算工序一 铸造。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:铸造工序二 热处理。工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:正火处理(释放应力,增加材料延展性和韧性)。工序三 粗,精铣基准面底部面。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗,精铣基准面底部面机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf85m/min(,n=235r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.3mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf150m/min(,n=450r/min工序四 粗,精铣左侧面。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗,精铣左侧面机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf85m/min(,n=235r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.3mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf150m/min(,n=450r/min工序五 粗,精铣右侧面。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗,精铣右侧面机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf85m/min(,n=235r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.3mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf150m/min(,n=450r/min工序六 钻,扩,绞40孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻,扩,绞40孔机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=16r/min工序七 钻2-10孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻2-10孔机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工序八 钻2-20孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻2-20孔机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工序九 钻2-45孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻2-45孔机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工序十 钻,扩,绞孔12。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻,扩,绞孔12机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=16r/min工序十一 钻,扩,绞孔10。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻,扩,绞孔10机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.6mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=16r/min工序十二 粗镗,半精镗,精镗75孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗镗,半精镗,精镗75孔机床:T68。刀具:镗刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.8mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.8mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.2m/min(,n=12r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.3mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=14r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=16r/min第4章 夹具设计4.1 概论4.1.1 夹具的定义与分类机床夹具就是机床上所使用的一种辅助设备,用它来准确的确定工件与刀具的相对位置,即工件的定位与夹紧,以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的辅助装置。机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型:1)通用夹具通用夹具一般已标准化,并由专门的专业工厂生产,常作为机床的标准附件提供给用户。2)专用夹具这类夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的,因其用途转移而得名。适用于大批大量生产,本处夹具多设计为专用夹具。3)通用可调夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适用不同零件的加工。用于相试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)组合夹具这类夹具是由一套完全标准化的元件,根据零件的加工要求拼装而成的夹具。5)随行夹具这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上,除完成对工件的定位和夹紧外,还载着工件由运输装置送往各机床,并在各机床上被定位和夹紧。机床夹具基本组成部分根据其功用一般可分为,定位元件或装置、刀具导向元件或装置、夹紧元件或装置、连接元件、夹具体、其他元件或装置。4.1.2 夹具的用途和优点使用夹具最终目的是保证产品质量,改善工人劳动条件,提高生产率,降低劳动成本。机床夹具的用途可归结为:1.保证产品质量;2.提高劳动生产率3.扩大机床的工艺范围,解决复杂或困难的工艺问题。4.改变原机床的用途,扩大机床的使用范围。5.减轻操作的劳动强度,做到生产安全。4.1.3夹具设计的特点在夹具设计工作中一般有以下特点:1.夹具的设计周期短,一般不进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计,对产品零件的有较强的针对性。3.确保产品加工质量,提高劳动生产率是设计任务的首要问题。4.加紧装置的设置对整个夹具的结构具有决定性的影响。4.1.4夹具设计的基本要求夹具设计的原则是经济和适用。夹具设计的基本要求可分为三个方面:(1)好用(2)好造(3)好修。其中好用是主要的,但不应该脱离工序的要求和生产的具体情况而过分强调。具体要求有以下几点:1.夹具的构造应与其用途及生产相适应。2.保证工件精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.注意结构的工艺性,便于制造和维修。6.注意夹具与机床、辅助夹具、刀具、量具之间的关系。4.2 镗床夹具4.2.1 定位方案本课题夹具用平面组合和一块限位块定位,利用平面限制3个自由度,其它2个侧面定位块限制3个自由度,实现完全定位4.2.2 夹紧方案夹紧装置由三部分组成:(1)动力装置动力装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。(2)夹紧元件夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触来完成夹紧动作。(3)中间传力机构中间传力机构是介于动力源和和夹紧装置之间的传力机构,它将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件。(1)夹紧时不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的定位稳定性,又要防止因夹紧力过大而损伤工件表面及产生夹紧变形;(3)夹紧机构操作安全、省力,夹紧迅速。(4)夹紧机构的复杂程度、工作效率应与工件的年生产类型相适应。结构应该尽量简单,便于制造与维修。(5)具有良好的自锁性能确定夹紧力即要确定夹紧力的作用点、方向和大小等三个要素。1夹紧力作用点夹紧力作用点是指夹紧时,夹紧元件与工件表面的接触位置。它对工件夹紧的稳定性和变形有很大的影响。(1)夹紧力的作用点应该落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支撑平面内,以保证定位确定的工件位置不被破坏。(2)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这对刚性较差的零件尤为重要。(3)夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面,这样可以增加夹紧力的可靠性,防止和减少工件的振动。2夹紧力方向夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置,以及工件所受外力的作用方向有关。(1)夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准,以保证加工精度。(2)夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小。3夹紧力的大小夹紧力的大小,对工件装夹的可靠性,工件和夹具的变形,夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响。计算夹紧力,通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力后处于静力平衡条件,计算出理论夹紧力F,再乘以安全系数K,作为实际所需的夹紧力F,即F=k F。考虑到切削力的变化和工艺系统的变形等因素,一般取K=2.53。本夹具采用螺旋压板夹紧机构,其夹紧力的计算公式为: F=式中 考虑传动机构转轴摩檫损失时的传动效率; 螺纹升角; d螺纹中径; 螺纹摩檫角。经计算 F=5396N4.2.3 误差分析计算因为工件的定位基准和定位元件均有制造误差,所以工件在夹具中定位后的实际位置将在一定范围内变动,即存在一定的定位误差,设计定位装置时,就要控制这一误差在加工中所允许的范围内。产生定位误差的原因有以下两个方面:1)定位基准和工序基准不重合;2)定位基准位移。定位误差就是由基准不重合误差和基准位移公差综合引起的同批工件工序尺寸的那部分公差,也就是等于两者的代数和。 (3-6)本夹具的主要定位元件为定位块,定位时定位基准右夹具体的左端面与止推面的接合面即为工序基准,即不存在基准位移公差也不存在基准不重合误差,所以。 (3-7)所以基准不重合误差为 (3-8)基准位移误差为 (3-9)则总的定位误差为 (3-10)已知本工序中,故 (3-11)4.2.4 切削力和夹紧力计算刀具材料:(镗刀) 刀具有关几何参数: 由机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式: 式(2.1)查机床夹具设计手册表得:对于灰铸铁: 式(2.2)取 , 即所以 由金属切削刀具表1-2可得:垂直切削力 : 式(2.3)背向力: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: 式(2.4) 安全系数K可按下式计算: 式(2.5)式中:为各种因素的安全系数,见机床夹具设计手册表可得: 所以 式(2.6) 式(2.7) 式(2.8)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。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: 式(2.9)式中参数由机床夹具设计手册可查得: 其中: 螺旋夹紧力:易得:经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.2.5 导向元件的设计夹具体设计镗杆、镗套、衬套、镗模板及夹具体设计(1)如图所以开有直槽的引导,它与镗套的接触面积小,沟槽又可以排削,而如果是用开有油槽的圆柱引导,这种结构简单,但与镗套的接触面大,润滑不好,加工时切削易进入引导部分,图a带有直槽的镗杆导向部分结构尺寸(见表3-4-1)DRCH槽数625484表3-4-1(1) 镗杆尺寸镗杆直径和长度对刚性影响较大。直径受到加工孔径的限制,但应尽量大些,直径d一般按以下选取:(精镗用小值;粗
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