KCSJ-07 扇形板 加工工艺及钻Φ22孔夹具设计【含CAD+PDF图纸】
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机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共 2 页产品名称零(部)件名称扇形板第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件10铸造毛坯铸造铸造 、20热处理正火处理热处理30铣粗铣零件的上端面,以下端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1金工X63铣床夹具端面铣刀,游标卡尺40铣粗铣零件的下端面,以上端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.金工X63铣床夹具端面铣刀,游标卡尺50铣精铣零件的上端面,以下端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.金工X63铣床夹具端面铣刀,游标卡尺60铣精铣零件的下端面,以上端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.金工X63铣床夹具端面铣刀,游标卡尺70钻孔,扩孔铰孔对22+0.021/0孔进行钻孔,以下端面为基准对22+0.021/0孔进行扩孔,以下端面为基准对22+0.021/0孔进行铰,以下端面为基准。进行倒角1X45以上、下端面为基准。金工Z525钻床夹具钻头,铰刀,,游标卡尺80加工用数控机床加工R48外圆弧,以下端面和孔为基准金工数控机床铣刀,游标卡尺90钻孔对8孔空进行钻-铰-精铰金工Z525钻床夹具钻头,铰刀,,游标卡尺100终检检测部门(校名)机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称 扇形板共 1 页第 1 页车间工序号工序名称材料牌号金工01粗铣端面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件R50mm37mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X63X631夹具编号夹具名称切削液专用铣夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时(min)准终单件游标卡尺5.05.24工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1粗铣零件的上端面,以下端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.压板夹紧、端面铣刀、深度尺800141.30.22.521.121.5 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(校名)机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称 扇形板共 1 页第 1 页车间工序号工序名称材料牌号金工4粗铣端面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件R50mm37mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X63X631夹具编号夹具名称切削液专用铣夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时(min)准终单件游标卡尺5.05.24工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1粗铣零件的下端面,以上端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.压板夹紧、端面铣刀、深度尺800141.30.22.521.121.52 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(校名)机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称扇形板共 1 页第 1 页车间工序号工序名称材料牌号金工4粗铣端面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件R50mm37mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X63X631夹具编号夹具名称切削液专用铣夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时(min)准终单件游标卡尺5.05.24工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时机动辅助1粗铣零件的上端面,以下端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.压板夹紧、端面铣刀、深度尺800141.30.22.521.121.52 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 期机械制造课程设计(论文)题 目: KCSJ-07扇形板的机械加工工艺规程及夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日目录目录21绪 论32 扇形板的分析42.1扇形板的工艺分析42.2扇形板的工艺要求43 工艺规程设计63.1 加工工艺过程63.2确定各表面加工方案63.2.1影响加工方法的因素63.2.2加工方案的选择73.3 确定定位基准73.3.1粗基准的选择73.4工艺路线的拟订83.4.1工序的合理组合83.4.2工序的集中与分散93.4.3加工阶段的划分93.4.4加工工艺路线方案的比较103.5扇形板的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.5.1毛坯的结构工艺要求113.5.2扇形板的偏差计算123.6 确定切削用量及基本工时134钻22孔设计2041研究原始质料2042定位基准的选择2043钻削力及夹紧力的计算2044误差分析与计算2145夹具设计及操作的简要说明225心得体会246参考文献251绪 论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通3年所学的知识,将理论与实践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工毕业设计打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,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,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。而本次对于扇形板加工工艺及夹具设计的主要任务是: 完成扇形板零件加工工艺规程的制定; 完成钻孔专用夹具的设计。通过对扇形板零件的初步分析,了解其零件的主要特点,加工难易程度,主要加工面和加工粗、精基准,从而制定出扇形板加工工艺规程;对于专用夹具的设计,首先分析零件的加工工艺,选取定位基准,然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式,从而设计专用夹具。312 扇形板的分析2.1扇形板的工艺分析扇形板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,但其加工孔和表面的精度要求较高,上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求,精度要求较高,此外还有22+00.021孔要求加工,对精度要求也很高。孔粗糙度要求都是,所以都要求精加工。其小头孔与下平面有平行度的公差要求,和22+00.021孔有对称度公差要求,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。2.2扇形板的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且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的要求。图2.1 扇形板的零件图图2.2 扇形板的零件实体图该零件需要切削加工的地方有5个处:平面加工包括扇形板上端面、下端面;孔系加工包括22+00.021;小孔8和扇形板两个外圆弧面的加工。不去除材料加工上下两个表面。 以平面为主有: 扇形板上端面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是Ra=6.3;下端面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是Ra=3.2; 扇形板R48弧面采用数控机床加工,其粗糙度要求是Ra=3.2。 孔系加工有: 22+00.021孔的粗镗、半精镗,精镗加工,并且进行倒角1x45。其表面粗糙度为Ra=1.6; 8孔钻、铰加工,其表面粗糙度要求;并且与下端面的平行度要求为0.08m,与22+00.021的对称度为0.1m。扇形板毛坯的选择用铸造,因为生产率较高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在3.5-4mm,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。由3由于是中批量生产。上面主要是对扇形板零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知,该扇形板零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于扇形板来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知:扇形板的尺寸精度,形状精度以及位置关系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。3.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求,而且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,要能保证加工的质量,同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计扇形板的加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和轴向孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。3.2.1影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为IT6,表面粗糙度为Ra0.63m,并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.2.2加工方案的选择 由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-6可以确定,平面的加工方案为:粗铣精铣(),粗糙度为Ra6.31.6,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。故上下端面可用粗铣精铣。 由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-5可以确定, 22+00.021孔的表面粗糙度要求为1.6,则选择孔的加方案序为:粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45。 小孔8加工方法:零件毛坯不能直接铸出孔,只能铸出一个小坑,以便在以后加工时找正其中心,但其表面粗糙的要度求为,并且其孔径较小,所以选择加工的方法是钻-铰-精铰。 R48圆弧面的加工方法:采用数控机床进行加工。3.3 确定定位基准3.3.1粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求: 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。 (5)便于装夹原则。 (6)保证不加工表面位置准确原则。 (7) 粗基准一般不得重复使用原则。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知,主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。故这里选用扇形板的下端面做为粗基准。3.3.2精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。 互为基准的原则。当两个表面位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可以互为基准反复加工。 (4)自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。此外,还应选择工件上精度高,尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知,它的上端面与22+00.021,适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够,如果使用典型的一面两销定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求,所以再在分度盘上加上一个定位销,这样零件的六个自由度就都限制好了。综上所述,选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹方便。3.4工艺路线的拟订对于批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。扇形板的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下端面,再精加工上下端面。后续工序安排都应当遵循粗精分开和先面后孔等原则。3.4.1工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: 工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少,工件装夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。 工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备,简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。3.4.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段: 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多于的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为Ra101.25m。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下;1. 工艺路线方案一:工序1:粗铣零件的上端面,以下端面为粗基准。工序2:粗铣零件的下端面,以下端面为粗基准。工序3:精铣零件的下端面,以上端面为精基准。工序4:精铣零件的上端面,以下端面为精基准。工序5:对22+00.021孔进行钻孔,以下端面为基准。工序6:对22+00.021孔进行扩孔,以下端面为基准。工序7:对22+00.021孔进行粗铰,以下端面为基准。进行倒角1X45,以上、下端面为基准。工序8:用数控机床加工R48外圆弧,以下端面和孔为基准。工序9:中检。工序10:对8孔空进行钻铰-精铰。以22+00.021孔和下端面为基准。工序11:清洗表面。工序12:剔除毛刺。工序13:终检。工艺路线方案二:工序1:用数控机床加工R48外圆弧,以下端面和孔22+00.021为基准。工序2:粗精铣上端面,以R48外圆弧为基准。工序3:粗精铣下端面,以R48外圆弧和上端面为基准。工序:对22+00.021孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45,以又端面为基准。工序4:对8孔空进行钻铰-精铰。以22+00.021孔和下端面为基准。工序5:对22+00.021孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45。工序11:清洗表面。工序12:剔除毛刺。工序13:终检。3.工艺方案比较与分析。 从工序可以看出:方案二由于铣面夹具设计非常难造价太高,并且由于8和2200.021有对称度要求,故应先加工22+00.021 ,再钻8的孔,还有对于倒角,我们应把倒角放在精铰前。 通过以上分析:方案一为合理、经济的加工工艺路线方案。3.5扇形板的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定扇形板的毛胚采用的是HT150制造,其材料是HT150(最小抗拉强度150),生产类型为批量生产,采用铸造毛坯。3.5.1毛坯的结构工艺要求 扇形板为铸造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求: (1) 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。 (2) 工艺基准与设计基准相一致。 (3) 便于装夹、加工和检查。 (4) 结构要求统一,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。3.5.2扇形板的偏差计算 扇形板上下端面的偏差及加工余量计算铸件尺寸公差为CT13,公差为8mm,加工余量等级为H,加工余量数值上下面都为4.5mm,所以铸造出来的实际尺寸一般是在设计尺寸上下波动。上下端面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。粗铣:由机械余量加工手册知,其单边余量值规定为1.41.8mm,现取1.8mm。可知其粗铣时精度等级为IT12,粗铣平面时厚度偏差取。根据毛胚的实际尺寸来定粗铣工步。精铣:由机械余量加工手册知,其单边余量值规定为0.7mm。 22+00.021孔的偏差及加工余量计算 22+00.021孔的偏差及加工余量计算 22+00.021孔的偏差及加工余量计算,该孔精度要求为IT7,由考参考文献1知确定工序尺寸及余量为:钻孔:20mm 2Z=1mm扩钻:21.8mm 2Z=1.8mm(Z为单边余量)铰:22+00.021 2Z=0.2mm铸件毛坯孔的基本尺寸分别为:22-1-1.8-0.2=19mm (3) 8孔孔的偏差及加工余量计算 该孔精度设为为IT7,由考参考文献1知确定工序尺寸及余量为: 钻孔:7.8mm 粗铰:7.96mm 2Z=0.16mm(Z为单边余量) 精铰:8H7mm 2Z=0.04mm(Z为单边余量)该孔就可达到精度要求。 (4)外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。 外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。精铣所能达到的加工经济精度为IT8-IT9,表面粗糙度外圆弧的加工工序是,先粗铣,后精铣。粗铣:查机械加工工艺手册,取其加工余量为1.2mm.精铣:查机械加工工艺手册,取其加工余量为0.8mm.铸件外圆弧R取50mm.3.6 确定切削用量及基本工时工序:粗铣零件的上端面,以下端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度2) 决定每次进给量及切削速度 根据X63型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取800当800r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序2:粗铣零件的下端面,以上端面为粗基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度5) 决定每次进给量及切削速度 根据X63型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取800当800r/min时按机床标准选取6) 计算工时切削工时:,则机动工时为工序3:精铣零件的下端面,以上端面为精基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:由工序5可知: 走刀次数为1机动时间:工序4:精铣零件的上端面,以下端面为精基准,选用X63卧式铣床加工,选用专用夹具1.刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数铣削深度:每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:由工序5可知: 走刀次数为1机动时间:工序5:对22+00.021孔进行钻孔,以下端面为基准。确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.80,则根据Z525机床说明书,现取切削速度:根据参考文献表2-13及表2-14,查得切削速度所以根据机床说明书,取,故实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工序6:对22+00.021孔进行扩孔,以下端面为基准。切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.52,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.53,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 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: 加工加油孔机动时间:由于 本工序机动时间工序9:对22+00.021孔进行精铰,进行倒角1X45以下端面为基准。切削深度:进给量:根据机械加工工艺手册表2.4.58,取切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.60,取机床主轴转速:,取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:定位孔加工机动时间: 本工序机动时间工序10:对R48外圆弧进行粗铣和精铣,以下端面和孔为基准,使用专用夹具。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,取机床主轴转速:,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12:对8孔空进行钻粗铰-精铰。以22+00.021孔和下端面为基准, 使用专用夹具。机床:台式钻床刀具:根据参照参考文献3表4.39,选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度:根据参考文献3表查得:进给量,切削速度。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取。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。加工基本时间: 4钻22孔夹具设计41研究原始质料利用本夹具主要用来钻22孔夹具设计,加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高产品生产率和降低劳动强度,提高企业经济效益。42定位基准的选择由零件图可知:上下端面进行了粗铣加工因此,定位、夹紧方案有:方案:即一面2个V型块定位,夹紧方式选用螺母开口垫圈在心轴上夹紧。图中对孔的的加工有位置公差要求,所以我们选择底平面、2个V型块为定位基准来设计模具,从而满足孔的加工要求保证了6个自由度都得到限制。43铣削力及夹紧力的计算 刀具:钻头。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5铣削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。44误差分析与计算该夹具以底面、两孔为定位基准,要求保证被加工和孔粗糙度为1.6。由参考文献5可得:制造误差ZZ (1)中心线对定位件中心线位置精度. 取.(2)内外圆同轴度误差(查表P297)故,.则.知此方案可行。 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 (5)分度误差1.直线分度误差查机床夹具设计知Smin=S-(+X1+X2+e) Smax=S+(+X1+X2+e) 所以F=2(+X1+X2+e)2.回转分度误差查机床夹具设计知a=4artcg( f/4+2X3)/4R误差总和:0.070mm满足要求。45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。此时虽然有过定位,但底面是经精铣的面,定位是允许的。此次设计是对扇形板零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸造,具有体积小,零件复杂的特点,由于面比孔易加工,在制定工艺规程时,就先加工面,再以面为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具,并以操作简单的手动夹紧方式夹紧,其机构设计简单,方便且能满足要求。 4 钻扩铰20孔夹具设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置在本次夹具设计中,设计钻扩铰20孔的夹具,在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是:针对性强,刚性好,容易操作,装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高,但是设计制造周期长,产品更新换代时往往不能继续使用适应性差,费用较高。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;(4)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。4.2 夹具的导向在钻床上加工孔时,大都采用导向元件或导向装置,用以引导刀具进入正确的加工位置,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的刚性,从而保证零件上孔的精度,在钻床上加工的过程中,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等,因此,导向装置如同定位元件一样,对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A, 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。4.4 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位,螺栓紧固,钻模精度较高。44.5定位误差的分析定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案,只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3,即可认为该定方案符合加工精度的要求。在用夹具装夹工件时,当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时,工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说,因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差,且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差,因此,虽然工件已经定位,但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化,这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。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。由5和6可得:1 定位误差: 当以任意边接触时 当以固定边接触时 式中为彼此最小间隙通过分析可得: 因此:当以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 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。4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.7 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。4.8 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,用底部大平面定位三个自由度, V型块定位两个自由度,再用一个压块限制最后一个自由度。5心得体会通过这次课程设计,使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识,也加深了对大学中所学基础知识的理解。课程设计是理论联系实际的最有效方法,是检验学生学习质量、老师教育成效最直接的方法。在具体设计过程中,必须考虑到方方面面的问题,可能在理论上正确无误的设计,在实际中往往存在各种问题。这样,在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理,在实际运用中能否正常工作,而不仅仅考虑理论上的可行性,课程设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具,“实践是检验真理的唯一标准”。在本次设计中,考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题,所选用的零、部件都是操作简单,通用性较强的标准件,从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也很有不足之处。无论怎样,这次的课程设计使我获益良多,过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过,也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。在这两星期中,用到了很多专业方面的知识,这就要求我们要在先掌握的前提下过才能运用,学过的知识不扎实要倒回去再温习,没有学过的知识就需要现学现用,无形之中对我们的要求就提高了,所谓先付出再收获,两星期下来突然觉得自己学到了很多知识,看到自己设计、编辑出来的东西感到很欣慰。再则,在这期间,通过与同学一起研究探讨,互相学习,更加理解孔子论语中“三人行,必有我师”“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”,深感团队的力量远大于单个人,无论个人有多么强悍,在讨论的过程中加深了同学间的友谊,增进了彼此的了解。这也让我铭记在以后学习、工作要互相帮助,单靠自己一个人是做不出什么很大成就的。6参考文献1 杨叔子,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,2002。2 吴拓,方琼珊,机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书,北京:机械工业出版社, 20053 孙本绪,熊万武,机械加工余量手册,北京:国防工业出版社,19994 李云,机械制造工艺及设备指导手册,北京:机械工业出版社,19985 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,20006 熊良山,机械制造技术基础,华中科技大学出版社,20007倪国良,机械制图,江西高校出版社,20078杨宁宁,AUTO CAD 机械制图,清华大学出版社,20099魏斯亮,李时骏,互换性与技术测量,北京理工大学出版社,2007
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