机壳加工工艺及夹具设计【钻2-Φ18孔】(全套含CAD图纸)
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三轴并联铣床的功能仿真器米洛斯Glavonjic和德拉甘米卢蒂诺维奇和莎莎Zivanovic收稿日期:2007年7月12日 接稿日期:2008年6月27日 发表时间:2008年7月24日 施普林格出版社有限公司2008年伦敦摘要:尽管许多实验室,许多人以并联机床的运动机为研究和发展的主题,不幸的是,至今还是没有个人有一定的成就。因此,利用低成本的但是功能强大的模拟器模拟三轴联动铣床来获取基本经验。这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的三轴数控机床的控制驱动基础上进行的。本文描述了一个包括相应的并联机构,运动学建模和编程算法的选择模拟器的发展过程。功能模拟器的想法已经被充分验证在标准化操作条件下,使得一些软材料试件加工成功。关键词:并联机床; 功能仿真器;模拟和测试1简介在当今世界上,教育和培训具有战略上的重要性,特别是在技术和科学学科。这也适用于并行结构机研究和开发这个世界性的话题。对并联机床的基本知识的已经出版很多书,许多不同的并行机制,3至6个自由度,包括三自由度并联机构平移正交,也有使用。今天,不幸的是,研究机构,大学实验室,和企业绝大多数没有并联机床。究其原因,很明显,是教育和培训的新技术,如个人知识管理,成本高。为了有助于实现在造型,设计,控制,编程实践经验的收购,以及个人知识管理,降低成本,可以使用新提出的三轴并联铣床功能仿真器来实现。这个想法是基于这样的模拟器可以由传统的3轴数控机床的控制驱动基础上进行的。作为传统的三轴数控机床的轴是相互正交,不同的三自由度正交平移关节空间并联机构,可用于生成模拟器。本文描述了模拟器发展,包括相应的并联机构,运动学建模和编程算法的选择程序。功能模拟器应经被验证了在行业标准化操作条件下成功加工一些软质材料。2模拟器的概念根据现在的知识,以系列运动机器和可用的资源为其程序,模拟器看作一种混合的三轴驱动传统数控铣床空间并联机构。其中的一种功能仿真器的概念,如图1所示。完全平行的三自由度不断支撑关节的长度和线性驱动机制,由传统的三轴数控机床的控制。这个机制是基于线性三角,但与正交的线性驱动关节,促进其用XM,YM和水平或垂直轴系列运动机ZM连接。通用平台,始终保持与基地的同时,使主轴在三个不同的正交XP中。在图一中,始终如一的平行与地平行,使主轴的位置在三个不同的正交XP,YP,ZP方向。在论文中。一些可能的配置的机制、其中的一个平台被选中,因为它使便于安装并联机构的机器在XM轴上。其中的2个自由度被用来减少来自XM和YM轴的震动,除了选择和调整引擎的机理与所选择的串行机,下面的过程,模型,算法,以及软件必须定义和发展:-对并联机构运动造型,即直接运动学、矩阵, 运动学和奇异性分析模型-模拟工作空间分析和适当的设计参数的选择-模拟器的设计制造3模拟器的机制作用同时作为垂直和水平三轴数控机床的串行正交和驱动仿真器的轴,是最好的,如果三个自由度空间并联,模拟器的机制以及正交平移的关节。与串行数控机床的轴耦合,这将是必不可少的,在一般情况下,至少有一个两个自由度被动的去耦串联机构。数控机床模拟器与移动刀架和工作台的是最方便的。在这样的概念下两三个轴的耦合,使其中一个自由度串联他们的去耦和被动的模拟器驱动机制就足够了。如果没有横向和纵向的3轴数控机床运动结构的划分,有三自由度正交平移关节,考虑和模拟器使用空间并联机构的一些例子,如图2,他们的工作区的形状也显示在图中。该机制类似于上面的例子,在图所示,基本运动学的概念差异问题是可以解决的。自由度被动串行,用于分离驾驶一系列数控机床轴运动机制的例子如图所3示。在一些系列数控机床的概念中,其轴线可直接用作模拟的并行机制平移关节。在这种情况下,模拟器的一般概念的基础上,如图所示机制就可能被简化了。图4显示了没有自己的关节并联机构简化模拟器的例子。数控机床的驱动是一个卧式加工中心。相应的机械接口连接与分离轴加工中心联合组成一个平行四边形。两自由度串联机构加工中心分离出来Y和Z轴。图5显示了一个简化的立式数控铣床与两个耦合轴模拟器的设计。模拟器的机制有一个自己的移动式,联合两自由度串联机构也是垂直轴数控铣床脱钩使用方法。4模拟器造型的例子图一中对模拟器详细的运动学分析是以图六中的几何模型为基础的,由于机械本身特有的性质,平台和底座是平行的,因此,图一中的每个空间平行四边形由支柱表示。连接底座和平台的坐标构架P和B是平行的,同时平行于参考系列机器协调框架 M ,这使得整个模拟器造型归于普通化。这意味着分离并联机构的造型本身是可行的,并且不考虑其安装在水平还是垂直的系列机器上,也不考虑其在平台上的轴的位置。构架B和P中的向量V分别用Bv 和 Pv.表示。模拟器参数定义的向量:移动平台上的连接中心之间的中心点Ci的位置向量在构架P被定义为PPCi;(i=1,2,3)工具末端的位置向量在构架P中被定义为PPT ; xTP yTP zTPt , where zTP=-h.模拟器的驱动轴参考点Ri的位置向量被定义为BPRi; (i=1,2,3 )连接坐标向量L=l1 l2 l3T, ,l1,l2, 和l3是系列CNC机器在lmin li lmax范围内提供动力和控制的标量变数,而Bai是单位向量,,和领域坐标向量:代表工具末端已编制好的位置向量,而代表平台的位置,即连接在上面的坐标构架P的原操作。由于坐标构架B和P总是平行的,所以这两个向量之间的关系是很明显的,即 (1)其它向量和参数的定义如图六所示,其中Bwi和Bqi是单位向量,而C是相互连接的平行四边形的固定长度。模拟器连接坐标向量和 系列机器连接坐标之间的关系如图六所示,是根据图六中几何关系,得出下列等式:等式4中等号两边加以平方得出:在等式3中应用运动学造型便被简化。为了满足这个要求,人们已经找到了具体的方法,即设置参考点Ri, 通过替代等式5中的机械参数,得到三个等式的方程组:由这个方程组又得出:相反的运动学等式如和直接运动学等式如由以上等式得出:如上所提,通过调整模拟器的机械参数,等式6,相反和直接运动学的解大大被简化了。为了满足等式6中的条件,采用了六根指示长度的校准支柱,如图七,应用通过校正支柱长度而得出的相反和正运动学解,定义了sliders(不知道啥意思) Si, (i=1, 2, 3)的参照点位置,并通过校准plain环固定,如图七。4.1 分析运动学的正解和逆解分析逆运动学方差解,等式8,在给定平台位置的情况下,不同的平行机械构造有:基本构造,图2a,在等式8中,在平方根之前的所有符号都是负号可供选择的构造之一,图2b,在等式8中,在平方根之前所有符号都是正的其它可能的机械构造,在等式8中,在平方根之前的符号是正负号用相同的方法,通过对运动学正解分析,等式9,在驱动轴位置给定的情况下,建立不同的平行机械构造:基本构造,图2a,和实际情况一致,在等式9中,在平方根之前是正号供选择的构造,图2c和d,在等式9中,在平方根之前是负号,根据驱动系列机器的结构可通过不同的方法实现图2所示的基本的和供选择的构造。4.2 雅可比矩阵和异常分析鉴于PKM异常关系重大,这个问题已被细致分析,如图2a中显示的机械变型,这种机械变型可用来发展水平机器中心的模拟器,如图1。考虑时间的情况下区分等式8,得到的雅可比矩阵为: 由于方程组7中的等式有连接和领域坐标的功能,根据它们的区别也可以得出雅可比矩阵:其中是正逆运动学的雅可比矩阵,用这种方法,可以识别出三种不同形式的异常,比如,正逆运动学异常和联合异常。仔细分析雅可比矩阵的决定因素,正逆运动学异常和联合异常是显而易见的。通过适当的描述和等式,图8中显示了可能的模拟器异常构造,从图8中可以看出,所有的异常都处在理论上可获得工作空间的临界上,所以,通过足够的设计解答和或机械限制可以轻松地避免这些异常,这就意味着可获得的模拟器工作空间要比理论上的工作空间要小,理论上工作空间的界线是在半径C的汽缸上,而半径C的轴是从逆运动学等式8中得出的XB, YB, ZB,同时半径C的范围是以图8中的OB为中心的。5 模拟器的实例大家都知道,除了要选择合适的运动学布局,选择正确的几何维度也是非常重要的,因为要考虑已定的用途,这是个困难的工作,开发PKM的设计工具仍然需要研究,调整图1、4和5中的模拟器设计参数是为了在可用CNC机器运作效果的基础上获得更多的模型和工作空间维度,其中制造的模拟器就是配给CNC机器的,这个程序必须要进行重复,因为在选择基础设计参数时,要考虑机构因素可能的干扰和det(J) 与 det(J1)决定因素的重要性(等式14、15和16中涉及)。在图6中模拟器变型的几何模型中,可以看到工作空间维度主要受到平行四边形长度C的影响,同时要达到图8中D3, D3I2, 和 D3I1异常得出的机械距离。对于配备模拟器的可用CNC机器,要用重复的程序对平行四边形长度C和坐标(l1,2,3min l1,2,3max)的重要结合进行分析,在每次重复过程中,要注意潜在的设计限制、干扰以及det(J) 与 det(J1)的重要性,即异常产生的距离。用这种方法得到的参数在图9中模拟器原型的详细设计中得到轻微的纠正,长度C=850 mm、l1,2,3min=200 mm和l1,2,3max=550 mm的平行四边形的形状、体积和可获得工作空间的位置如图2a所示。在采用这种构想和设计参数的基础上,构造了头两个模拟器,如图9、10所示。6 模拟器编程和测试在PC平台上以CADCAM environment标准开发模拟器编程系统(图11),几何工作空间模型可以和其它系统交换,并且可以模仿工具轨迹,线性插值工具轨迹是从CL文件标准。模拟器使用者可以选择其它方式也能画出工具轨迹,系统的基础部分是由developed and implemented postprocessor组成的,并且不用后处理器发电机,后处理器包括正逆运动学(inverse and direct kinematics)、模拟器设计参数和模拟器工具途径的运算法则(图12),模拟器工具途径线性化是必要的,因为CNC机器线性插值是被当做模拟器联合坐标插值使用的,这样的话,模拟器的工具轨迹仍在先定半径的偏差范围之内,先定半径是CL文件中点Tj1 和点 Tj之间,对于以这种方式获得数控机床长节目传送到数控机床,可以在空闲的模拟器运行验证。对轴的运动范围已经在处理器上检查了。该模拟器在这个阶段的测试包括:核查的程序和通信系统,切割加工各种试件测试(图13)。7结束语为了有助于实现在造型,设计,控制,编程实践经验的收购,以及降低个人知识管理的成本,提出了三轴并联铣床功能仿真。所开发的三维并联数控铣床功能仿真器作为混合系统,现有的技术设备(数控机床的CAD - CAM的硬件和软件)和并联机制,为全面和复杂的教学提供了设施。关于功能模拟器的想法,为验证一些软质材料在进行标准化测试操作条件下作出成功的决策。这个想法可能会进一步用于模拟器的决策。致谢由塞尔维亚科技部支持,并提出的尤里卡计划3239工作。8XX大学 机械加工工艺过程卡片产品代号零件图号零件名称机壳材料HT200供应状态毛坯种类毛坯重量(kg)每一毛坯可制零件数零件重量(kg)大批量铸件1工序号工序名称设备主要工艺装备名称及规格名称型号夹具刀具量具辅具10铸件毛坯,时效处理20粗铣底面立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺30半精铣底面立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺40粗铣、半精铣上端面立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺50粗铣、半精铣左端面(M68X2端面)立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺60粗铣、半精铣46孔上端台阶面立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺70粗铣、半精铣46孔下端面立式铣床X5032专用夹具YT15 铣刀 D=50游标卡尺80车M68X2外圆及外螺纹车床CA6140专用夹具外圆车刀,螺纹车刀游标卡尺90车45孔、40孔内孔及台阶车床CA6140专用夹具内孔车刀游标卡尺100钻孔攻丝M27X2立式钻床Z5125A专用夹具麻花钻 丝锥游标卡尺110钻孔攻丝M39X2立式钻床Z5125A专用夹具麻花钻 丝锥游标卡尺设计共1页校核第1页标记处数文件号签字日期标记处数文件号签字日期XX大学 机械加工工艺过程卡片产品代号零件图号零件名称机壳材料HT200供应状态毛坯种类毛坯重量(kg)每一毛坯可制零件数零件重量(kg)大批量铸件1工序号工序名称设备主要工艺装备名称及规格名称型号夹具刀具量具辅具120钻扩2-18孔立式钻床Z5125A专用夹具麻花钻 扩刀游标卡尺130钻扩2-14孔立式钻床Z5125A专用夹具麻花钻 扩刀游标卡尺140终检入库设计共1页校核第1页XX大学 课程设计论文机壳加工工艺及夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要机壳零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差目 录摘 要II目 录III第1章 序 言5第2章 零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章 工艺规程设计73.1 确定毛坯的制造形式73.2 基面的选择73.3 制定工艺路线83.3.1 工艺路线方案一83.3.2 工艺路线方案二93.3.3 工艺方案的比较与分析93.4 选择加工设备和工艺装备103.4.1 机床选用103.4.2 选择刀具103.4.3 选择量具103.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.6确定切削用量及基本工时12第4章 钻2-18孔夹具设计324.1研究原始质料324.2定位基准的选择324.3 切削力及夹紧力的计算334.4误差分析与计算344.5 零、部件的设计与选用354.5.1支撑钉选用354.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用354.6 确定夹具体结构和总体结构364.7夹具设计及操作的简要说明38总 结38参 考 文 献40致谢4141 第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机壳零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是机壳零件,主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为HT200,该材料为灰铸造,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。机壳零件主要加工表面为:1. 粗铣底面、半精铣,表面粗糙度值为3.2。2. 粗铣、半精铣上端面,表面粗糙度值3.2。3. 车M68X2外圆及外螺纹,表面粗糙度值3.2。4. 车45孔、40孔内孔及台阶,及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5,法兰面粗糙度值6.3。机壳共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:外圆端面,52内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).端面的加工表面: 这一组加工表面包括:端面,粗糙度为3.2;70的端面,并带有倒角;中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,55的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本机壳假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为2班。该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=100000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)(1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像机壳这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10铸件毛坯,时效处理20粗铣底面30半精铣底面40粗铣、半精铣上端面50粗铣、半精铣左端面(M68X2端面)60粗铣、半精铣46孔上端台阶面70粗铣、半精铣46孔下端面80车M68X2外圆及外螺纹90车45孔、40孔内孔及台阶100钻孔攻丝M27X2110钻孔攻丝M39X2120钻扩2-18孔130钻扩2-14孔140终检入库3.3.2 工艺路线方案二10铸件毛坯,时效处理20车M68X2外圆及外螺纹30粗铣底面40半精铣底面50粗铣、半精铣上端面60粗铣、半精铣左端面(M68X2端面)70粗铣、半精铣46孔上端台阶面80粗铣、半精铣46孔下端面90车45孔、40孔内孔及台阶100钻孔攻丝M27X2110钻孔攻丝M39X2120钻扩2-18孔130钻扩2-14孔140终检入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:10铸件毛坯,时效处理20粗铣底面30半精铣底面40粗铣、半精铣上端面50粗铣、半精铣左端面(M68X2端面)60粗铣、半精铣46孔上端台阶面70粗铣、半精铣46孔下端面80车M68X2外圆及外螺纹90车45孔、40孔内孔及台阶100钻孔攻丝M27X2110钻孔攻丝M39X2120钻扩2-18孔130钻扩2-14孔140终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗车、和精车。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用:磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册(主编 徐圣群) 表12-47,选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“机壳” 零件材料为HT200,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,灰铸造的硬度HB为143269,表2.2-23 灰铸造的物理性能,HT200密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于3050,毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述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。3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。工序10:铸造 时效处理无切削加工,无需计算工序20、30:粗铣、半精铣底面机床:铣床X5032刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数。单边余量:Z=3mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照文献,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :,取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序40:粗铣、半精铣上端面机床:铣床X5032刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数。单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取,取铣削速度机床主轴转速:按照文献,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序50:粗铣、半精铣左端面(M68X2端面)机床:铣床X5032刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序60:粗铣、半精铣46孔上端台阶面机床:铣床X5032刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序70:粗铣、半精铣46孔下端面机床:铣床X5032刀具:面铣刀(硬质合金材料),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。单边余量:Z=2.2mm所以铣削深度:精铣面余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:取:取铣削速度每齿进给量:取取铣削速度机床主轴转速:按照,取 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :取切削工时被切削层:由毛坯可知, 刀具切入: 刀具切出:取走刀次数为1机动时间: 机动时间:所以该工序总机动时间工序80:车M68X2外圆及外螺纹已知加工材料灰铸铁CA6140普通车床所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。根故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为,进给量=0.51.0按进给量在工艺手册可知: =0.7CA6140进给力=3530。,=时,进给力:=950。实际进给力为: =950=1111.5 (1-2)所选=可用。.选择磨钝标准耐用度根据加工手册,最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定加工速度故: =63 (1-3) =120 (1-4)根据CA6140车床选择 =125这时实际速度为: = (1-5).校验机床功率由加工手册=,加工速度时, =实际功率为: =1.7=1.2 (1-6)在CA6140上进行,最后用量为:=3.75,=,=,=精车加工所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度可在一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为, 进给量=0.51.0按CA6140进给量 =0.7CA6140进给机构允许进给力=3530。 =950=1111.5故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量,车刀寿命=。.确定加工速度当硬质合金刀度200219铸件,加工速度=。 =63 =120 (3-13)根据CA6140车床=125实际速度为: = (3-14).校验机床功率由加工手册加工速度时, =加工功率修正系数=0.73=0.9,时间功率为: =1.7=1.2 =1.25,=,=,=工序90:车45孔、40孔内孔及台阶已知加工材料灰铸铁CA6140普通车床所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。根故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为,进给量=0.51.0按进给量在工艺手册可知: =0.7CA6140进给力=3530。,=时,进给力:=950。实际进给力为: =950=1111.5 (1-2)所选=可用。.选择磨钝标准耐用度根据加工手册,最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定加工速度故: =63 (1-3) =120 (1-4)根据CA6140车床选择 =125这时实际速度为: = (1-5).校验机床功率由加工手册=,加工速度时, =实际功率为: =1.7=1.2 (1-6)在CA6140上进行,最后用量为:=3.75,=,=,=精车加工所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度可在一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为, 进给量=0.51.0按CA6140进给量 =0.7CA6140进给机构允许进给力=3530。 =950=1111.5故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量,车刀寿命=。.确定加工速度当硬质合金刀度200219铸件,加工速度=。 =63 =120 (3-13)根据CA6140车床=125实际速度为: = (3-14).校验机床功率由加工手册加工速度时, =加工功率修正系数=0.73=0.9,时间功率为: =1.7=1.2 =1.25,=,=,=工序100:钻孔攻丝M27X2已知加工材料灰铸铁CA6140普通车床所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。根故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为,进给量=0.51.0按进给量在工艺手册可知: =0.7CA6140进给力=3530。,=时,进给力:=950。实际进给力为: =950=1111.5 (1-2)所选=可用。.选择磨钝标准耐用度根据加工手册,最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定加工速度故: =63 (1-3) =120 (1-4)根据CA6140车床选择 =125这时实际速度为: = (1-5).校验机床功率由加工手册=,加工速度时, =实际功率为: =1.7=1.2 (1-6)在CA6140上进行,最后用量为:=3.75,=,=,=精车加工所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度可在一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为, 进给量=0.51.0按CA6140进给量 =0.7CA6140进给机构允许进给力=3530。 =950=1111.5故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量,车刀寿命=。.确定加工速度当硬质合金刀度200219铸件,加工速度=。 =63 =120 (3-13)根据CA6140车床=125实际速度为: = (3-14).校验机床功率由加工手册加工速度时, =加工功率修正系数=0.73=0.9,时间功率为: =1.7=1.2 =1.25,=,=,=工序110:钻孔攻丝M39X2已知加工材料灰铸铁CA6140普通车床所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。根故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为,进给量=0.51.0按进给量在工艺手册可知: =0.7CA6140进给力=3530。,=时,进给力:=950。实际进给力为: =950=1111.5 (1-2)所选=可用。.选择磨钝标准耐用度根据加工手册,最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定加工速度故: =63 (1-3) =120 (1-4)根据CA6140车床选择 =125这时实际速度为: = (1-5).校验机床功率由加工手册=,加工速度时, =实际功率为: =1.7=1.2 (1-6)在CA6140上进行,最后用量为:=3.75,=,=,=精车加工所可转位车刀(YG6硬质合金材料)。选刀杆尺寸=,刀片厚度为。.确定加工深度可在一次走刀内完成.确定进给量根据加工手册可知刀杆尺寸为, 进给量=0.51.0按CA6140进给量 =0.7CA6140进给机构允许进给力=3530。 =950=1111.5故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量,车刀寿命=。.确定加工速度当硬质合金刀度200219铸件,加工速度=。 =63 =120 (3-13)根据CA6140车床=125实际速度为: = (3-14).校验机床功率由加工手册加工速度时, =加工功率修正系数=0.73=0.9,时间功率为: =1.7=1.2 =1.25,=,=,=工序120 钻扩2-18孔本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为4500,表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30,锋交2=118,后角a=10,横刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自GB6137-85) mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0(mm)20高速钢铸铁0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知,进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-17高速钢钻头在灰铸造(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R=0.85。 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-43,钻孔时加工机动时间计算公式: T= (3-19)其中 l= l=5 l=23则: t= =9.13工序130:钻扩2-14孔机床:立式钻床Z525刀具:根据选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔钻孔时先钻孔。切削深度:进给量:取。切削速度取。机床主轴转速:,按照文献,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层:刀具切入: 刀具切出: 取走刀次数为1机动时间: 扩孔14刀具:选择扩孔钻头(硬质合金锥柄麻花材料)。片型号:E403切削深度:进给量:取。切削速度:取。机床主轴转速:按照文献取所以实际切削速度:切削工时被切削层:刀具切入有:刀具切出: ,取走刀次数为1机动时间:第4章 钻2-18孔夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来钻底面2-18小孔,并攻丝,因为加工精度不高,故在加工中,主要目的是降低生产成本,减轻劳动强度从而来提高效率。4.2定位基准的选择要合理选择定位基准,不然会影响加工过程的质量,进而最终工件质量。选择不合适的基准,故会增加加工过程或不合理工艺路线,导致夹具设计困难,最终达不到零件加工精度(特别位置精度)。所以我们应该根据零件的技术要求,以保证加工精度的要求,定位基准的合理选择。以已加工好的端面作定位夹具。由零件图可知:在钻孔前,平面进行了粗、精铣加工。定位、夹紧方案:为了在定位误差范围满足要求,定位一面一销一挡块,结构中的定位是简单易操作的。一边是底平面图的处理;在孔无位置公差要求,所以我们为定位基准设计的底面和两个孔钻的模式选择,以满足加工要求。底部和5自由度的两个定位孔限制工件的定位。4.3 切削力及夹紧力的计算钻孔选用:钻床Z525,刀具钻头。由文献可得:切削力公式: 式中 查表得: 其中: 即:实际所需夹紧力: 有:安全系数K可按:式中:安全系数 所以 通过计算实际夹紧力不大,夹具结构简单操作方便,采用螺旋夹紧机构。取,查文献移动螺旋夹紧时夹紧力计算:式中参数由文献查得: 螺旋夹紧力:由上述计算易得: 通过计算实际所需夹紧力不大,该夹具具有结构简单,操作方便,决定使用手动螺旋夹紧机构。4.4误差分析与计算该夹具以底面、支撑钉定位基准,由文献可得:支撑钉的定位误差 : 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:从以上、所设计的夹具满足零件加工精度要求。4.5 零、部件的设计与选用4.5.1支撑钉选用本夹具用支撑钉定位表3.1 支撑钉dHD公称允差121816150.01122514M124 4.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用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。 图3.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表3.4 钻套dHD公称允差61212+0.018+0.007221810490.518衬套选用固定衬套其结构如图所示:图3.2 固定衬套其结构参数如下表3.5 固定衬套dHDC 公称允差公称允差12+0.034+0.0161218+0.023+0.0120.524.6 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本夹具用于在钻床上加工孔。夹紧机构,操作简单,夹紧可靠。如前所述,夹具设计,为了提高生产率,首先想到的是如何安装,拆卸方便,钻模的表面,所以主要的钻削力,因为钻削力向下,铰链板压得我们使用,减少压力,钻削力和夹紧力的方向是相同的,它是更容易保证工件的稳定性。总 结在设计过程中,我们读到一些技术资料和设计手册,在机械领域中的一些基本问题的探讨。因此,这样的设计不仅要加强自己的理解和知识,和他们的知识,拓宽。此外,该拉延工艺的设计,AutoCAD绘图软件的使用,并在同一时间,手绘,所有这些因素都使我们学到更多的知识,图像识别和提高我们的绘图能力。本课题是机壳的加工工艺及夹具设计,主要是确定的工艺设计的工艺路线,确定加工和切削参数,基本工时,本设计的零件工艺路线是正确合理的,定位和夹紧的夹紧机构可实现定位和夹紧的目的,可以保证工件的加工精度。在很多问题的设计过程中,假设出现不合理工艺路线,甚无法保证夹具设计的准确性。在夹具设计中,由于定位基准的选择不合理,出现了定位或不定位零件加工精度无法保证。在夹紧机构由于尺寸的选择,如不合理,但没有达到夹紧的目的,也可能是由于位置的夹紧力和工件表面的作用所产生的营业额不合理。然而,在老师的细心指导的悉心指导下,经过三个月的努力,这些问题都一一解决方案。在这一过程中,加工工艺及夹具设计知识和更深入的了解,提高了综合专业知识的能力,我的专业知识,进一步提高技能,为以后从事专业技术工作。然而,在老师的细心指导的悉心指导下,经过努力,这些问题都一一解决方案。参 考 文 献1 李 洪工艺手册M 北京出版社,200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社,200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社,20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社,20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社,2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社,200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社,200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社,20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社,200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社,19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社,200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,20028致谢本课题是在XX老师指导下完成,非常感谢XX老师的耐心指导帮助。课程设计是大学知识,相关的专业知识的综合运用,是知识在实践中的应用。通过本次课程设计,使我的专业知识得到巩固和提高在原来的基础上,就离不开老师和同学的帮助。设计的分析是在老师的指导下完成的,在分析过程中,老师给了我很大的鼓励,在设计和分析使我觉得更多的设计思路,提高的学习能力,和讨论的问题的分析,有一个更清楚的了解,使我受益不浅。说实话,课程设计真是有点累了。然而,明确其自身的设计结果,课程设计仔细回味的旅程,一个罕见的成功立刻让我昏昏欲睡。虽然这是我刚学的第一个走,一点在我的生命中的成功,但它让我觉得更成熟了。通过这次的课程设计,我深深地感受到,做任何事都必须有耐心,细心。有时是不小心计算误差,只能被无情地重做。但一想到老师教得比平时多,病人,认为他们的社会责任感的未来,思想在世界上是因为一些小错误,让人触目惊心的事故,我不能不提醒自己,要形成一个高度负责的好习惯,一丝不苟。发现自己的知识真的很差,他们的能力,用学到的知识是不够的,几年来学习很多课程,今天才知道自己和不使用。想到这里,我真的有点不耐烦。
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