CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳机械加工工艺及拉削宽26mm方槽夹具设计【含CAD图纸和说明书】
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机械制造工艺学课程设计 题目:前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程制订及 专用机床夹具设计 学 部: 工程技术学部 专业班级: 学 号: 学生姓名: 指导教师 1 目 录 一、绪论 .1 (一)设计的课题 .1 (二)课题的意义和目的 .1 (三)课题研究范围 .1 (四)国内外的发展概况 .1 (五)设计课题的指导思想 .2 (六)本课题应解决的主要问题 .3 二、 工艺规程设计 .3 (一)零件的作用 .3 (二)零件的工艺分析 .3 (三)前刹车调整臂外壳的选材 .3 (四)基面的选择 .4 (五)制订工艺路线 .5 三、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .7 四、确定切削用量及基本工时 .12 第五章 夹具设计 .22 5.1 研究原始质料 .22 5.2 定位基准的选择 .22 5.3 切削力及夹紧分析计算 .22 5.4 误差分析与计算 .24 5.5 夹具设计及操作的简要说明 .25 六、总结 .26 七、参考文献 .27 1 一、绪论 (一)设计的课题 前刹车调整臂外壳的工艺过程及工装设计 (二)课题的意义和目的 随着各行各业的迅速发展,数控机床在生产中的地位越来越重要,其设备要求不断提高 和改进。通过合理的科学设计和改造解决机械制造中结构复杂、精密、批量大、多变零件的 加工问题,以便能稳定产品的加工质量,大幅度地提高生产效率。它被广泛应用到各个领域。 (三)课题研究范围 课题的研究范围包括:技术要求,工艺分析。给课题设计专门的夹具,提高课题的生产 效率,尽可能的减少零件的成本,提高经济效率。 (四)国内外的发展概况 数控机床是综合应用微电子,计算机自动控制,自动检测等先进技术的新型机床。它适 宜加工小批量,高精度,形状复杂,生产周期要求短的零件,具有高柔性,高精度,高效率 等特点。随着现代工业的飞速发展,社会生产力取得了巨大的发展,要求制造技术向自动化 及精密化前进,普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高生产率的要求。数控机床成 为机械工业重要的基础装备,其水平和拥有量已经成为衡量国家制造能力和综合国力强盛的 重要标志之一,数控机床的发展态势相当不错。目前我国数控机床的数量和品种,尚不能完 全满足国内市场需求。我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台, 即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量约为0.60.8万台,年产值约 为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我过机床年龄10年以上的占60%以上,10年以下的 机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动 和半自动机床占60%以上) 。自2000年以来,我国数控机床年产量以平均37%的速度增长, 2003年国产数控金属切屑机床年产量达到36000多台。但是,由于进口机床的大量涌入,国 产金属切屑数控机床在国内市场的占有率却明显下降。2003年,我国国内机床总消费为67.3 亿美元,其中进口机床41.3亿美元,已经连续3年成为世界最大的机床进口国。要是我们能 改进自己的机床的技术含量,发展数控机床改造,可见节省不小的一笔消费,所以我国的数 2 控机床的市场前景很乐观。面临着前所未有的发展机遇。 首先,世界制造业开始向中国转移,中国已经成为吸引外资最多的国家。据有关报道, 截至2004年10月底,全国累计引进外资合同金额101亿美元,实际使用外资5553亿美元,机 床行业三资企业已有300多家,约占全行业企业总数的14%。2004年,中国外贸总额可达 11000亿美元,在全球贸易座次排定中直超日本,成为仅次于美国、德国的全球第三贸易国, 其中机电产品进出口可望达6000亿美元。前年111月, 金属加工机床出口4.8亿美元,同比 增长41.47%。 其次,国内金属加工机床市场需求持续高速增长。由于受固定资产投资连续几年快速上 升的拉动,国内机电装备市场需求持续以30%左右的速度增长,振兴装备制造业带动了机床 市场需求30%以上的增长。我国汽车工业、高新技术产业、国防军工、民营企业成为机床的 需求大户。中西部开发、东北等老工业基地振兴、东南沿海的快速发展,为机床工业打开新 的市场。自2002年以来,我国已经成为世界第一机床消费大国。 第三,经济全球化为我国机床工业发展提供了国际合作、引进技术、资源重组的机遇。 当前,我国有实力的机床集团已走出国门,进入世界机床产业舞台。大连、沈阳、秦川、上 海等机床集团已经兼并收购了7家美国、德国世界一流的机床企业,壮大了中国机床工业的 实力。 第四,中国机床工业经过多年发展,特别是近几年快速发展,已经积累了一定的产业和 技术基础。目前,机床行业重点企业大都生产任务超负荷,一线工人继续上班,甚至节假日 加班,有的企业用户订货合同已远远超过生产能力,我国机床行业的供销形势反映了加快发 展的紧迫性。 目前数控机床改造具有广阔的市场。此项技术在国外已经发展成一个新兴的工业部门, 早在60年代已经开始迅速发展,并有专门企业经营等工业化国家的经验看,机床的数控改造 是必要的,迫切的,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线 数控改造的新行业。此类改造机床所占比例还不小,如日本的大企业中有26%的机床经过数 控改造,中小企业则是74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务。 (五)设计课题的指导思想 同一零件有不同的结构形状,不同的结构性质可采用不同的加工方法,形成不同的生产 率,不同的生产成本。零件的结构与工艺有着密切的关系,零件结构工艺性是在保证使用要 求的前提下,是否能以较高的生产率,最低的成本,方便地制造出来的特性。以减少加工劳 动量,简化工艺装备,降低成本为先。 3 (六)本课题应解决的主要问题 应解决的主要问题有:分析分离爪的加工工艺,用数控机床加工分离爪的程序编制,专用 夹具的设计 二、 工艺规程设计 (一)零件的作用 题目所给定的零件是解放牌汽车前刹车调整臂外壳, (二)零件的工艺分析 前刹车臂调整外壳共有 3 组加工表面,它们之间有一定的位置要求.现分述如下: 1. 以 R41mm 中心孔为中心的加工 这一组加工表面包括: (1)两个 65mm 的孔及其周围平面,2 个表面之间的垂直距离 32mm. (2) 这一组加工表面还有 5 个 4.3mm 孔,其中 4 个孔分别相距在 R41 mm 圈上以 90 相距分开,1 孔位于 R41 mm 孔中心正上方 66 mm 处. (3) 30 两圆表面垂直距离,左边距 R41mm 中心孔 47 mm,右边距 R41mm 中心孔 37mm. 2. 以 13.8mm 孔为中心孔的加工 这一组加工表面包括:13.8mm 通孔,13 倒角 (1) 13.8mm 通孔的尺寸公差+0.12; (2) 以 13.8mm 孔为中心直径 13 的圆,深度 0.8mm. 3. 以 30 右圆表面为基准的加工 这组加工包括 11 倒角,M10 螺纹孔 (1) 以 30 右圆表面为基准向左偏移 70mm 打钻一个 M10 的螺纹孔与 13.8 的通 孔相通. (2) 以 M10 为中心基准做 11 深度 0.5mm 的倒角. 由以上分析可知,对于这三组加工而言,可以先加工其中一组,然后借助于专用夹具加工另外两 组,并且保证它们之间的位置精度要求. (三)前刹车调整臂外壳的选材 (一) 确定毛坯的制造形式 4 零件材料为 KT350.考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反行驶、刹车减速等,零件在 工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷,因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切 断,保证零件工作可靠.由于零件生产 2 件,生产数量少,故可采用摸缎成型.这可以节省工步,提 高加工精度. 1)零件的使用性能是机械零件,构件等在正常情况下材料应具备的性能。它包括力学 性能和物理化学性能等,对一般机械零件,构件工具来说,则主要考虑力学性能。而力学 性能一般是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。 2)材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度,它将 直接影响零件的质量、生产率和成本。绝大多数零件的毛坯要经过切削加工过程。因此,材 料的切削加工性直接影响零件的质量和加工成本。硬度在 170230HBS 范围内的材料具有良 好的切削加工性。为此,可通过热处理调整硬度,以改善切削加工性。 3)材料的经济性,在保证零件使用性能的前提下,应尽量选用价格低廉、加工费用低、 资源丰富、质量稳定、购买容易、运输方便、品种规格少、便于采购和管理的材料。 (四)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,生产率提高. (1) 粗基准的选择. 于一般的零件而言,以外面作为粗基准是完全合理的.但对本零件来说, 必须以 R41mm 孔为基准才可起到工序集中,基准统一. (2) 精基准的选择. 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,此处不再重复. 工序集中和分散 工序集中是零件的加工工步内容集中在少数工序内完成,整个工艺路线中工序数较少。 工序分散是零件的加工工步内容分散在各个工序内完成,整个工艺路线中工序数较多。本零 件的工艺简单,所以选择工序分散的原则。 定位基准的选择是工艺规程制定中的一项十分重要的任务,它直接影响到各表面加工顺 序的先后,影响到工序数目的多少,夹具的结构及零件的精度是否易于保证等问题。 1)粗基准的选择 采用怎样的毛坯表面来用作定位基准,会影响到各加工表面的加工余量的分配,影 响到加工表面与不加工表面间位置关系。 因此粗基准的选择是: 5 所有端面的加工:现选取有 R41mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一个 V 形块支承这 R41mm 的外轮廓作主要定位面,以消除 xz 四个自由度,再用紧固螺钉,顶 住底面,挡销,定住底面,用以消除 yy 两个自由度,达到完全定位。 5 个小孔的加工:现选取有个 R41mm 的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一 个 V 形块支承这个 R41mm 的外轮廓作主要定位面,以消除 yyzz 四个自由度,再用四个紧 固螺钉,顶住支承肋的四面,用以消除 xx 两个自由度,达到完全定位。 2)精基准的选择 主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,此零 件不使用。 (五)制订工艺路线 制订工艺路线的出发点,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.在生产纲领已确定为小批量产的条件下,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尺寸精度和位置精度.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: 工序:铣左侧端面 (以 62mm 孔,12mm 孔外轮廓为基准) 工序:扩,镗 62mm 孔 (以左侧端面为定位基准) 工序:粗铣,精铣上下端面 (以左侧端面和 62mm 中心孔为基准) 工序:钻 12mm 孔,钻 4.3mm 孔。 工序:铣 30mm 的右端面 工序:钻,扩 13.8mm 孔,13mm 孔,16mm 孔,钻 M10 螺纹孔,钻 Rc1/8 孔 工序:修整 R11 的端面 工序:粗铣,精铣键槽 工序:攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔 工序:检查。 2.工艺路线方案二: 工序:粗铣,精铣 62mm 孔,12mm 二孔的两个端面。 工序:钻,扩,精扩 62mm 孔,12mm。 工序:钻 4.3mm 孔。 工序:粗铣 13.8mm 孔和 13mm 孔的端面。 6 工序:钻,扩 13.8mm 孔,13mm 孔,16mm 孔。 工序:修整 R11 端面。 工序:钳工去毛刺,倒角。 工序:钻 M10 螺纹内孔。 工序:粗铣,精铣 26+0.28 +0.14 键槽。 工序:攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔 工序 XI:检查。 3.工艺路线的分析和比较。 方案一以 62mm 孔的外轮廓为粗基准加工左侧端面,再以左侧端面为精基准加工 62mm 中心孔,再以 62mm 中心孔和端面为定位基准加工其它表面。选择这种基准定位方式考虑 的是互为基准的原则 这种加工方法容易保证加工表面之间的位置精度,但是由于左侧端面面积小,铸造时可能也 会存在缺陷,造成支撑面积不够,工件定位不稳,夹紧不可靠等问题。因此我们废除了这个 方案。方案二基本是合理的,基准的选择和加工顺序也基本能达到生产的要求,但也有些地 方要改正。如工序加工以 62mm 孔的外轮廓为粗基准,不符合粗基准一般不重复使用的 原则,因此端面的粗,精铣应分开,以保证端面和其它表面之间的位置要求。工序将加工 两个孔的工位分开,分别成为一个工序,对设备要求就会降低而且生产效率也会提高。 经过以上的分析和讨论确定的最优方案为: 工序:粗铣 62mm,12mm 二孔上下两个端面。以 62mm,12mm 二孔的外轮廓为基准, 选用 X53 型立式铣床。 工序:钻,扩,精扩 62mm 孔; 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准。以端面为主要定 位基准,限制三个自由度X,Y, Z,有以 62mm 孔外轮廓为定位基准,限制两个自 由度X,Y,加上用 V 型块配合夹紧 12mm 孔外轮廓限制一个自由度Z,从而实现完全 定位。选用 Z575 立式钻床钻床。 工序:钻,扩,精扩 12mm 孔和钻 4.3mm 孔。 以 62mm 孔的外轮廓和端面为基准, Z2518 立式钻床。 工序:半精铣上下两端面。 以 62mm,12mm 二孔和端面(一面两销)为基准。以 62mm 中心孔和端面为定位基准,短销和大支撑端面组合,定位以大支撑端面为主,限制 三个自由度X, Y,Z。短销限制两个自由度X,Y,而挡销装在 12mm 孔内限制 一个自由度Z,达到完全定位。选用 X53 型立式铣床。 7 工序:铣左右两个端面 。以 62mm,12mm 二孔为基准,保证两端面的对称度,选用 X63 型卧式铣床。 工序:钻,扩,精扩通孔 13.8mm,13mm 和台阶孔 16mm 孔,钻锥螺纹 Rc1/8 底孔。 以 62mm,12mm 二孔和端面(一面两销)为基准,选用 Z3025 摇臂钻床。 工序:修整 R11 端面。 以 13.8mm,13mm 二孔为基准,端面磨床。 工序:钳工去毛刺,倒角。 工序:钻 M10 螺纹内孔。 以右端面和 62mm 孔端面为基准,选用 Z525 立式钻床及专用 夹具加工。 工序:粗铣,精铣 26+0.28 +0.14 键槽。 以 62mm, 12mm 二孔及端面和 13.8 孔为 基准,选用 X53 型立式铣床。 工序 XI:攻 M10 螺纹孔,攻 Rc1/8 孔。 工序 X:检查。 三、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “前刹车调整臂外壳”的零件材料为 KT350,硬度小于 150HB,毛坯重量为 2.5KG,生产类型为大批量生产,采用金属型浇铸方法铸造该毛坯。 根据上述原始资料和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加工 62mm, mm 二个孔的上下两个端面。0.1862 加工余量的计算长度为 mm, mm,表面粗糙度要求为 Ra6.3.0.1730.24 (1).按照机械加工余量手册表 4-1, 的铸件尺寸公差等级为0.173 IT7-IT9,取加工余量等级为 F 级,公差等级为 IT9,则 62mm 孔的外端面加工 余量为 2.0-2.5mm,取 Z2mm 。 mm 的铸件尺寸公差等级为 IT7-IT9,按照0.241 机械加工余量手册表 4-1 取加工余量等级为 F 级,公差等级为 IT9,则 mm 孔的外端面单边加工余量为 2.0-2.5mm,取 Z=2mm。0.1862 ()铣削余量:半精铣单边余量查金属切削手册Z=0.5-1.0 mm,取 Z=0.5mm。公差即为零件公差-0.17mm 或-0.24mm。 8 粗铣余量:粗铣的单边公称余量为 Z=2-0.5=1.5mm。 粗铣公差:现规定本工序的精度等级为 IT13,因此可知本工序的加工公差为- 0.39mm( mm 端面)和 -0.27mm( mm 端面) 。0.1732 0.241 由于本设计规定的零件为大批量生产应该采用调整加工,因此在计算最大,最小 加工余量时,应调整加工方式予以确定。 62mm,12mm 二孔的外端面加工余量工序间余量和公差分布如下: 12孔 外 端 面 工 序间 尺 寸 公 差 分 布 图 ( 图 ) 精铣 粗铣 由图 孔 外 端 面 工 序 间 尺 寸 公 差分 布 图 ( 图 2) 粗铣精铣 9 1 可知 12mm 孔的部分: 毛坯名义尺寸为:122216mm 毛坯最大尺寸为 mm1.627. 毛坯最小尺寸为 mm.4. 粗铣后最大尺寸:120.5 213mm 粗铣后最小尺寸: 0.7131.3m 半精铣后尺寸为 mm0.24 由图 2 可知 62mm 孔台阶端面部分: 毛坯名义尺寸: 36m 毛坯最大尺寸: 1.8237. 毛坯最小尺寸: .364. 粗铣后最大尺寸:32+0.5 233mm 粗铣后最小尺寸: 0.933.61m 半精铣后尺寸为 mm。0.172 最后将上述计算的工序间尺寸和公差整理成下表: 62mm 孔外端面 12mm 孔外端面 工序 加工尺寸及公差 毛坯 粗铣 半精铣 毛坯 粗铣 半精铣 最大 37.8 33 17.6 13加工前尺寸 最小 34.2 32.61 14.4 12.73 最大 37.8 33 32 17.6 13 12加工后尺寸 最小 34.2 32.61 31.83 144.4 12.73 11.76 加 工 余 量 (单边) 2 最 2.4 0.5 2 2.3 0.5 10 大 (mm) 最 小 0.795 0.39 0.805 0.485 加工公差(单边)(mm) 0.9.320.170.8.270.42 该“前刹车调整臂外壳”零件的铸件毛坯图见后面附图 3。 2 62mm 孔。 62mm 孔公差虽无标出,而由表面粗糙度为 Ra6.3 可考虑其精度等级为 IT8- IT9,取 IT9 则其尺寸为 。毛坯中 62mm 孔铸出,由金属型铸造铸件。0.7462 查简明机械加工工艺手册 (简称工艺手册 )可知该铸件精度界于 IT7- IT9 之间,查 机械加工余量与公差手册 表 10-8 得铸件机械加工余量为 5.0- 7.0mm,取 2Z=5.0mm,确定工序尺寸及余量为: 扩钻孔:60mm 2Z60mm-(62-5)mm 3mm 扩孔:61.5mm 2Z1.5mm 精扩孔: 2Z0.5mm0.7462 3. 12mm 孔。 12mm 孔不铸出,毛坯为实心。精度等级界于 IT11-IT12 之间,参照机 械加工余量与公差手册表 4-23 确定工序尺寸及余量为: 钻孔:11.0 扩孔:11.85mm 2Z0.85mm 精扩孔: 2Z0.15mm0.1862 4. 13.8mm 和 13mm 两通孔的端面. 由两端面的表面粗糙度为 25,设其精度等级为 IT10 查机械加工余量与 公差手册表 5-47 知,两通孔端面的单边加工余量为 Z=1mm。因此铣削余量 11 2Z=2mm。一次铣削 即可满足要求。 5. 13.8mm 孔,13mm 孔和 16mm 孔。 毛坯为实心,通孔 13.8mm 孔,13mm 孔不铸出,精度等级介于 IT11- IT12 之间,参照 机械加工余量与公差手册表 4-23 确定工序尺寸和余量为: 钻孔:13mm 扩钻孔:13.5mm 2Z=0.5mm 精扩: 2Z0.3mm0.1238 钻孔:12mm 扩钻孔:12.85mm 2Z=0.85mm 精扩: 2Z0.15mm0.123 钻孔15mm 扩钻孔:15.85mm 2Z0.85mm 精扩: 2Z0.15mm0.126 6.键槽 。0.28146m .键槽 的精度等级介于 IT11IT12 之间,查机械加工余量与公.0 差手册表 4-19 得键槽宽加工余量为 2Z 2.0mm。 (1)精铣余量:单边 0.1mm,公差为 .0.2814m (2)粗铣余量:2Z2mm-2x0.1mm 1.8mm. 四、确定切削用量及基本工时 工序:粗铣 62mm ,12mm 二孔的两个端面,保证尺寸 和0.39m 。0.2713m 12 加工条件:毛坯材料是 KT350,硬度小于 150HB, .350bMpa 铣床:X53 型立式铣床。 刀具:采用高速钢镶齿三面刃铣刀。 查金属切削手册表 9-12 得进给量 0.08mm齿。铣削深度 t1.5mm。2f 查金属切削手册表 9-14 得切削速度 V=45m/min,铣刀外径 dw225mm,齿 数 Z=20,一次铣削即可达到尺寸要求。 则铣刀每分钟转速: 10*45263.7(/min)vsdwnr 现采用 X53 型立式铣床,根据机械制造工艺设计手册附表 4-16-1 取 ,则实际切削速度为60/minwr 60254.(/min)1wdXV 工作台每分钟进给量 20.89(/i)mwfzn 由附表 4-16-2 得: 1/i 切削工时:因为铣刀的行程为 ,所为机动切削工时 1264157l m ,由于铣削两个端面故1257in.i0mltf 123.4int 工序:钻,扩,精扩 mm 孔.62mm 铸出,根据有关资料介绍,利用0.7462 钻头进行扩钻时,其进给量与切削量与切 速度与钻同样尺寸的实心孔时的关 系为:进给量:f(1.21.8) ,切削速度:V= f钻 1fV23钻 钻( ) 1.扩钻孔 60mm. 利用 60mm 的钻头对铸件孔进行扩钻。因加工本孔时属于低刚度零件, 故进给量要乘以系数 0.75,根据机械制造工艺设计手册(简称设计手册) 表 3-38 查得 1.01.2mmr,取 1.0mmr ,由设计手册表 3-4 查得f钻 f钻 0.7ms42mmin 。V钻 则 f( 1.21.8) (1.21.8)x1.0 x0.750.91.35(mmr)f钻 V x422114(mmin ).123( ) 13 根据设计手册附表 4-5-2,取 f1.09mm r,根据机床说明书取 64r min 。故实际切削速度为:wn 60412.(/min)1wndV 切削工时:L32mm, 32.(mi)64*.09ltnwf 2.扩孔 61.5mm 用套式扩孔钻来加工 61.5mm 孔。 查简明机械加工工艺手册 (简称工艺手册 )表 1115 得: f(2.22.4) ,查切削用量简明手册表 2-10 得 2.02.4mmr,f钻 f钻 取 2.0 mmr ,故 f4.44.8mm,根据设计手册附表 4-5-2 取钻 f4.8mmr 。由上步骤知 V2114mmmin。 根据机床说明书取主轴转速 n122rmin ,则实际转速为:23.6/mi10wndV 切削工时:l32mm, 3mm, 3mm1l2l80.65in24mftn 3.精扩孔 孔.0.76m 同步骤 2 取 f4.8mm r,取 n172rmin 则转速为 3.5(/i)10wndV 切削工时: 280.46(min)17mltf 工序:钻,扩,精扩 mm 孔。0.86 mm 孔不铸出。0.1862 1.钻 11mm 孔。 进给量:查设计手册表 3-38 得 f0.52-0.64mmr,查设计手册表 4-5, Z2018 机床说明书,取 f0.2mmr 14 切削速度:由设计手册表 3-42 查得 V=0.7ms42mmin,所以 104216/minswvnrd 根据机床说明书表 4-5 取 1200rminw 故实际切削速度为 1204.(/min)0dV 切削工时:l12 412l+ t 12wlnf.7(min)0 2.扩钻孔 11.85mm。 查设计手册表 4-5 机床说明书得 f0.2mmr 。由上工序步骤 2 知, =42m/inV钻 V= 2114m/min1()3钻 取 V=18m/min,则 10184(/min).5wvnrd12ml+3t=0.19(mi)48fn 3.精扩孔 0.16 根据机床说明书取 f0.2mm r,n484rmin V18.2(/mi)0wdn12ml+3t=0.9(in4f 4 钻 54mm 孔。 同本工序步骤 1 取进给量 f0.2mm r,n1200r min,V41.4m/min ,12ml+3t=0.8(mi)fn 5 扩钻 5 mm 孔0.16 15 查工艺手册表 11-15 得 f(1.2-1.8 ) ,V= ,根据机床说明书f钻 1()23V钻 0.2mmr,V 42mminf钻 故 f 0.240.36(mm r) ,V2114(mmin), 取 f 0.3mmr, 取 n1200rmin,故实际切削速度 16.2m min10wdnV12l+38t=0.16(i).fn 0.53(min)m1t5 工序:半精铣 62mm ,12mm 二孔的两个端面,保证尺寸 mm 和0.1732 mm0.24 (1) 切削深度:半精铣的的单边切削余量等于切削深度为 t0.5mm,一次走 刀即可满足要求。 (2) 进给量:查金属切削手册表 9-12 取进给量 0.10mm 齿,查金2f 属切削手册表 9-14 铣削速度推荐范围得 ,取铣刀外径为4/minV 100mm,齿数 Z=14,则每分钟转速wd 10413.8(/min)swvnrd 根据 X53 型立式铣床说明书,取 5/iwr 故实际切削速度 47.1(/min)0wndV 工作台每分钟进给量 0.114150210(mmmin)mzf 查设计手册附表 4-16-2 取 200mmminmf (3) 切削工时: 1572.(in)0mtf 工序:铣左右两端面 (1) 切削深度:两端的单边切削深度 t1mm。采用高速钢镶齿三面刃铣刀。 (2) 进给量和切削速度:查金属切削手册表 9-12 取进给量 0.10mm 2f 齿。查金属切削手册表 330 取铣削速度 V18mmin|,查金属 切削手册表 97 取 32mm ,Z 8,则wd 16 101879.(/min)32swvnrd 根据 X63 型卧式铣床说明书取 190rminw 故实际切削速度 mmin10wdV189.32 工作台每分钟进给量 Z 0.108 190152(mm min) ,查mfwn 设计手册附表 4-17-2 取 150mm minf (3) 切削工时:l30, 126l mmtf30.48(min)5 工序:钻、扩、精扩通孔 , 和台阶孔 孔。.12080.123 0.126m 钻 Rc1/8 孔。采用 Z3025 摇臂钻床,高速钢钻头钻孔。 1加工 孔。0.1238 (1)钻 13mm 孔。采用 Z3025 摇臂钻床,高速钢钻头钻孔。 查设计手册表 3-38 得 f0.520.64mmr ,因孔深与孔径之比小于 3,因 此不用乘于修正系数。查设计手册附表 4-4-2,Z3052 摇臂钻床说明书取 f0.63mmmin,查设计手册表 3-42 得 V42m min 故 1028.9(rmin)10423sn 根据 Z3025 摇臂钻床说明书(设计手册附表 4-4-1)取 1000rmin, wn 故实际切削速度 10wdnV1340.82(/mi) 切削加工时:l , 3mm。26(47)8()1l 0.112(min)mt1wlnf0.3 (2)扩钻 13.5mm 孔。 查工艺手册表 1115 得 f(1.21.8) ,切削速度:V= f钻 ,查设计手册表 3-117 得 0.20.4mmr,取1fV23钻 钻( ) 钻 17 0.3mmr, 0.2660.4ms15.9624 mmin ,故f钻 V钻 f(1.21.8)0.30.360.54(mm r) ,取 18mmin ,V= V钻 96mmin,查设计手册附表 4-4-2 取 f0.4mm r123钻( ) 故 666.7444.4(rmin )0svndw163.5( ) 查 Z3025 摇臂钻床说明书(附表 4-4-1)取 500rmin 则实际切削速度为:wn 21.2mmin10wV1.0 机动工时: 0.355min1mwltnf75.4 (3)精扩 孔。0.1238 同上取进给量 f0.4mm r,n630rmin 则 10wdnV6.27.3(/min)10 机动工时: 08.4mwltf 2.加工 孔0.123 (1)钻孔 12mm. 步骤同本工序 1-(1)取 f0.63mmr,V42mmin 故 sn0vdw42.6/min 取 1000rmin 故实际切削速度 10wdnV12037.68(/in) 切削工时:l2(37-262)48mm, 3mm1l1483.min0.6mwltnf (2)扩钻 12.85mm 孔 步骤同本工序 1-(2)取 f0.4mmr,V96mmin 18 故 ,取 200rmin ,则实际切削速10(96)23.148.7/min.85swvn rdw 度为 0.(/i)1V 机动工时: 5.64in2*mwltnf (3)精扩 0.123 同上取 f0.4mm r,n200rmin,故 8.16(/min)0wdnV 机动工时: 150.64(min)2*mwltf 3.加工 的孔0.126 (1)扩钻 15mm 孔。 由本工序 1-(2)得 f(1.21.8) , ,f钻 1V23钻=( ) 取 0.3mmr, 18mminf钻 V钻 故 f( 1.21.8)0.30.360.54mm r, 96mmin123钻( ) 取 f 0.5mmr , 10(96).7.4(/min)15swvn rd 查 Z3025 摇臂钻床说明书取 200rmin 故实际切削速度 209.4(/in)1wVm 机动工时:l224mm, 3mm1l1430.7min*5mwltnf (2)扩钻 15.85mm 孔 步骤同上取 f0.5mm r,n200rmin。15209.5(/i)wdnVm 19 1430.7min25mltnf (3)精扩 孔.1206 步骤同上,取 f0.25mm r,n200r min,10.5(/mi)10wdnV7.4(in)2*.5mwltf 4.钻 Re18 孔(8.8mm) 。用 Z3025 摇臂钻床及专用钻模 查设计手册表 3-38 得 f0.470.57mmr , 查 Z3025 摇臂钻床说明书(设计手册表 4-4-2)取 f0.5mmr 查切削用量简明手册表 2-17 取 V=20mmin 故 102073.8(/min)8.swvnrd 查机床说明书取 630rmin ,故实际切削速度n.6017.4(/in)10wV 切削工时: 2310.38min6.5mwltnf 工序:去毛刺,倒角 手动进给取与扩孔时转速相同。n200rmin 工序:钻螺纹内孔 8.8mm ,选用 Z525 立式钻床及专用夹具加工。 步骤同上,取 f0.5mm r, 630r minwn V17.4mmin 切削工时: 3170.83mi6*.5mt 工序:粗铣,精铣 mm 键槽。0.2814 1. 粗铣 26mm 键槽保证尺寸 25.8mm,切削余量为 2Z1.8mm ,选用粗齿 20 圆柱立式铣刀,分两次走刀完成,可减少夹具的夹紧力减少载荷,对夹 具设计有利。查金属切削手册表 9-12 取每齿进给量为 0.25mm 2f 齿; 查工艺手册表 11-28 取 V 0.3m/s=18m/min,取铣刀外径 20mm. 查工艺手册 表 9-7 取 Z=3mm,则wd101826.(/min)svnr 根据 X53 型立式铣床说明书(机械制造工艺设计手册附表 4-16-1) 取 300rminwn 故实际切削速度: 20318.4(/min)1wdnV 每分钟进给量 0.253300225(mmmin)2mfZ 查设计手册附表 4-16-2 取 200mmminmf 切削工时: 125.820.98(in)mmltf 2. 精铣键槽,保证尺寸 mm0.28146 单边切削深度 0.1mm ,选用细齿圆柱立式铣刀。 pa 步骤同上取 0.1mm 齿,r 0.35ms 21mmin 2f 20mm ,Z 6。wd 故 10134.(/min)2svnr 根据 X53 型铣床说明书取 300rminw 故实际切削速度为 20*18.4(/min)1dV 每分钟进给量 0.1x6x300=180(mmmin)2mwfZn 切削工时: 1260.(in)ltf 工序:攻 M10mm 螺纹孔及 Rc18 孔. 经查资料知钻孔后攻螺纹要乘以系数 0.5 21 查设计手册表 3-38 得 f(0.470.57)0.50.2350.114(mmr ) , 查机床说明书取 f0.2mm r, 0.25mmr ,查机床说明书,取1/8Rc V20mmmin 故 10*2063.9/minswvnrd 查机床说明书,取 630rminwn 故实际切削速度 10*9.8(/in)dV 机动工时:攻 M10mm 螺纹 1213710.4(min)6.2mltf 攻 Rc1/8 孔: 224.5i0.ltnf 最后将以上各工序切削用量,工时定额的计算结果连同其它加工数据一并 填入机械加工工艺过程综合卡片中。 22 第五章 夹具设计 5.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来拉削宽 26mm 槽,要满足对称度要求以及其两边的要求。在铣此面 时,为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低 劳动强度。 5.2 定位基准的选择 首先必须明确其加工时应如图所示,这样水平放置,便于加工。那么要使其完全定位, 可以采用:一个固定 V 型块和一个滑动 V 型块定位,这样既简单又方便。一底面限制的自由 度有 3 个,限制两个自由度,一个滑动 V 型块限制限制一个自由度,为使定位可靠,加工稳 定,我所设计的定位方案,总共限制了工件的全部 6 个自由度,属于完全定位。 在该定位方案中,一个支撑面顶住,限制了 z 轴的移动,z 轴的旋转,y 轴的旋转三个 移动自由度。一个固定 V 型块限制了 y 轴的移动,x 轴的移动,一个滑动 V 型块限制了 z 轴 的旋转,这样 6 个自由度全部被限制 根据上面叙述选择方案。 5.3 切削力及夹紧分析计算 刀具:拉刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 01501顶 刃 0n侧 刃 601530rK 40Dm160d2.Lm2Z.8/famzmap.2 由参考文献55 表 129 可得计算公式: 0.98.0.1235pzFafDBzn 有: 0.9.8.1.10.12054836.2()N 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: FKW 23 安全系数 K 可按下式计算: 6543210 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:6 13456.,.0,.,3KK 由此可得: .10.31.056 所以 8245()KWFN 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。 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKfN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数,取 25.01f F= +G G 为工件自重zP NfFN4.35121 夹紧螺钉: 公称直径 d=20mm,材料铝合金钢 性能级数为 6.8 级 MPaB06MPaBs4801 螺钉疲劳极限: B9263.2.1 极限应力幅: akma7.51li 许用应力幅: MPSa3.li 螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s s=2.54 取s=4 得 MPa120 满足要求8.24cHdF 24 MPadNc1543.2 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠, 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力 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。 5.4 误差分析与计算 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。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 ,一般可用下式表示:j MjjWDAZWj 由参考文献5可得: 两 V 型块定位误差 : 11minDd 1 2min2i. dJWarctgL 其中: ,10.52D20D ,d.3d , 1min2min4 夹紧误差 : cos)(inaxyj 其中接触变形位移值: 1()(9.62nHBZyRaZkNl 查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7zKCcos8jym 磨损造成的加工误差: 通常不超过Mj5. 夹具相对刀具位置误差: 取AD01. 25 误差总和: 0.85.3jwm 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。 5.5 夹具设计及操作的简要说明 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 V 型块。以便随时根据情况进行调整换取。 应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费 时费力。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。由于 该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构) 。 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 V 型块。以便随时根据情况进行调整换取。 26 六、总结 毕业设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计 使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实 在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用 图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件,为我 们踏入社会打下了好的基础。 毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论 和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了很多,也非常珍惜 大学给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 27 七、参考文献 1 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。 2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导 。机械工业出版社,1995。 3 李庆寿。机床夹具设计 。机械工业出版社,1991。 4 李洪。机械加工工艺手册 。北京出版社,1996。 5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册 。上海科学技术出版社,2544。 6 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册 。化学工业出版社,2544。 7 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。 8 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2542。 9 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社, 1987。 10 王光斗,王春福。机床夹具设计手册 。上海科学技术出版社,2542。 11 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 .上海科学技术出版社,1984。 12 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。 13 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,2540:9-19。 14 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2540。 15 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2545:4-17。 16 Machine Tools N.chernor 1984. 17 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.
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