万向节叉零件的钻2-M8螺纹孔夹具设计及加工工艺装备含非标8张CAD图
万向节叉零件的钻2-M8螺纹孔夹具设计及加工工艺装备含非标8张CAD图,万向节,零件,m8,螺纹,罗纹,夹具,设计,加工,工艺,装备,设备,非标,cad
机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称万向节叉共7页第1页车间工序号工序名称材料牌号金工3镗削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T6181夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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粗镗43所在内孔专用夹具、内孔镗刀、游标卡尺25029.80.21.512.820.122半精镗43所在内孔专用夹具、内孔镗刀、游标卡尺36046.30.20.7511.960.083精镗43所在内孔专用夹具、内孔镗刀、游标卡尺40053.40.30.2511.180.05设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第2页车间工序号工序名称材料牌号金工4车削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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粗车93.5所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺11233.60.20.510.890.272半精车93.5所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺15044.50.20.310.670.23精车93.5所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺180530.20.210.560.17设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第3页车间工序号工序名称材料牌号金工5车削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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粗车79所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺11232.90.2510.540.272半精车79所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺15039.30.2210.40.23精车79所在外圆专用夹具、外圆车刀、游标卡尺18044.90.20.2510.340.17设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第4页车间工序号工序名称材料牌号金工6铣削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X61321夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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粗铣尺寸136所在上端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺30075.40.151.511.590.132半精铣尺寸136所在上端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺37594.20.20.7510.950.083精铣尺寸136所在上端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺37594.20.250.2510.760.06设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第5页车间工序号工序名称材料牌号金工7铣削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X61321夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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粗铣尺寸136所在下端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺30075.40.151.511.590.132半精铣尺寸136所在下端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺37594.20.20.7510.950.083精铣尺寸136所在下端面专用夹具、端面铣刀、游标卡尺37594.20.250.2510.760.06设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第6页车间工序号工序名称材料牌号金工8钻削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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钻主视图上端面2处M8螺纹孔底孔专用夹具、麻花钻、游标卡尺5258.20.12.520.380.112钻主视图上端面2处M8螺纹孔专用夹具、丝锥、螺纹量规42310.60.11.520.310.14设计(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产品名称零件名称万向节叉共7页第7页车间工序号工序名称材料牌号金工9钻削45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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钻主视图下端面2处M8螺纹孔底孔专用夹具、麻花钻、游标卡尺5258.20.12.520.380.112钻主视图下端面2处M8螺纹孔专用夹具、丝锥、螺纹量规42310.60.11.520.310.14设计(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产品名称零件名称万向节叉共1页第1页材料牌号45毛 坯 种 类模锻毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1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1模锻2热处理时效处理3镗削镗削43所在内孔金工T618专用夹具、内孔镗刀、游标卡尺4车削车削93.5所在外圆金工CA6140专用夹具、外圆车刀、游标卡尺5车削车削79所在外圆金工CA6140专用夹具、外圆车刀、游标卡尺6铣削铣削尺寸136所在上端面金工X6132专用夹具、端面铣刀、游标卡尺7铣削铣削尺寸136所在下端面金工X6132专用夹具、端面铣刀、游标卡尺8钻削钻主视图上端面2处M8螺纹孔金工Z3040专用夹具、麻花钻、丝锥、卡尺、量规9钻削钻主视图下端面2处M8螺纹孔金工Z3040专用夹具、麻花钻、丝锥、卡尺、量规10倒角11清洗12终检13入库 设计(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 期设计(论文)任务书 题目名称万向节叉零件加工工艺及夹具设计学生姓名专业班级学号题目来源教师科研 社会实践实验室建设 其它题 目 类 型理论研究 应用研究设计开发 其它选题背景及目的 机械加工工艺和夹具在制造行业中占有重要的地位。通过该对万向节叉零件进行机加工工艺设计和夹具设计,使学生进一步掌握相关专业知识,熟悉相关的加工工艺流程。综合运用所学的基础理论,基本知识和基本技能,提高分析解决实际复杂机械工程问题的能力。工作任务及要求本课题设计依据: 生产纲领:年产15000件产品,单班生产,产品图纸(见附页)本课题属于加工工艺设计类,具体要求如下:3)论文(设计说明书)字数不少于1.5万;4)绘制万向节叉零件图、毛坯图,零件建模;加工工艺分析,编制加工工序卡;设计夹具(一套钻 ),绘制总装图和4张夹具零件图;时间安排1. 开题报告: 2016年 11月 12日 至 2017 年 1 月 13 日。2. 完成初稿: 2017 年2月20日 至 2017 年 5 月30 日。3预计答辩: 2017年 6月 1日 至 2017 年 6 月12 日。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名:年 月 日学院审核审核意见: 组长签字: 年 月 日学生接受任务签字接受任务时间: 年 月 日 学生签名: 万向节叉零件加工工艺及夹具设计摘要论述万向节叉零件加工工艺及夹具设计,研究零件机械加工工艺规程的设计问题,介绍工艺规程的组成、制定路线等。说明零件的机械加工工艺结构性,结合生产主要从零件分析、毛坯的选择、工艺路线的拟定、工序内容的确定等几个方面详细的讲述了万向节叉零件工艺过程设计以及工艺编制中应注意的问题,以及如何才能达到最理想的表面质量和经济效益。针对设计给定的题目,设计钻削上端面2-M8的专用钻床夹具。夹具设计包括:设计出对零件进行定位,夹紧,还有引导的各个元件。在这里尤其要注意的是,夹具在定位零部件的时候,会产生误差,这个误差要在的合理控制范围以内,要充分了解夹具的优缺点,以便改进。关键词:万向节、加工工艺、钻床夹具、设计IIABSTRACTThis paper discusses the processing technology and fixture design of universal joint fork parts, studies the design of machining process specification of parts, and introduces the composition and route of process specification. This paper describes the structure of machining process of parts. Combined with the production, it mainly describes the process design of universal joint fork parts and the problems that should be paid attention to in the process planning, and how to achieve the most ideal surface quality and economic benefits.According to the design given topic, design the special jig for drilling upper end face 2-m8. Fixture design includes: the design of parts for positioning, clamping, and guiding each component. In particular, we should pay attention to that when the fixture is positioning the parts, it will produce errors. This error should be within the reasonable control range. We should fully understand the advantages and disadvantages of the fixture, so as to improve.Key words: universal joint, processing technology, drilling fixture, design目 录摘要IABSTRACTII序言10.1 机床夹具的概述10.2 机床夹具的组成及分类10.2.1 机床夹具的组成10.2.2 机床夹具的分类20.3 机床夹具的发展方向20.4 机床夹具在机械加工中的作用30.5 夹具设计的特点和基本要求40.5.1 夹具设计的特点40.5.2 设计的基本要求4一 零件分析51.1 零件的作用51.2 零件的工艺分析51.2.1 零件的组成表面51.2.2 零件的技术要求61.2.3 零件的形位公差6二 工艺路线设计72.1 确定毛坯的制造形式72.2 基面的选择82.3 制定工艺路线92.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.5 确定切削用量及基本工时12三 钻床专用夹具设计243.1 夹具设计概述243.2 方案设计243.2.1 定位方案的设计243.2.2 定位元件的确定253.2.3 夹紧方案的确定253.2.4 夹紧元件的确定263.2.5 夹具体的设计263.3 切削力的计算273.4 夹紧力的计算273.5 定位误差分析283.6 导向装置设计28总结31致谢32参考文献33IIIII序言0.1 机床夹具的概述机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固地夹紧,以接受加工的工艺装备。它的主要作用:可靠的保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此,机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具可以分为多种类型,其中最有代表性的就是专用夹具、组合夹具。专用夹具为某一工件的某道工序设计制造的夹具。组合夹具采用标准的组合夹具元、部件,组装而成的夹具。论实用性,组合夹具要远大于专用夹具。组合夹具大部分的部件都是采用标准件,跟换容易,成本低效益高。近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,机床夹具提出了如下新的更高的要求:1、可快速,方便地装备新产品投入生产,以降低生产成本,缩短生产准备周期;2、可夹持一组具有相似特征的零件;3、可用于高精密加工精密夹具及固定装置;4、可用于各种现代制造夹具和新技术的装置;5、提高机床夹具的标准化程度。0.2 机床夹具的组成及分类0.2.1 机床夹具的组成通常,夹具的组成部分如下:1、定位装置定位装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置。常用的定位元件支承钉,定位销,V形块等。2、夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置,在加工过程中不因受外力作用而产生位移,同时可以减轻或防止振动。它通常由夹紧元件,传动机构,和动力装置组成。3、对刀,引导装置对刀,引导装置的作用是确定刀具相对于夹具的位置,或引导刀具进行加工。常用的对刀,引导元件对刀块,钻套等。4、其它元件及装置根据夹具特殊功能需要而设置一些元件或装置,如分度装置,靠模装置,连接件,操作件以及其它辅助元件等。0.2.2 机床夹具的分类1、专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性,所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。2、可调式夹具可调式夹具的特点是:加工完一种零件后,通过调整或更换夹具中的个别元件,即可加工形状相似、尺寸和加工相近的多种零件。可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。通用可调夹具如滑柱式钻模等,使用范围较大。专门化可调夹具常称为成组夹具,通常配合成组技术,用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。3、专门化拼装夹具4、自动化生产用夹具0.3 机床夹具的发展方向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demmeler(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、气动和液压夹紧等,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Jergens(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。0.4 机床夹具在机械加工中的作用由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量、生产率、劳动条件和生产成本,因此,他是各机械制造厂新产品投资、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作,也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识。机床夹具在机械加工中起着重要的作用,所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用:1、保证工件的加工精度,稳定产品质量;2、提高劳动生产率和降低加工成本;3、改善工人劳动条件;4、在流水线生产中,便于平衡生产节拍工艺工程中,当某些工件所需要工序时间特别长时,可以采用多工位或高效夹具等,以提高生产效率,使生产节拍能够比较平衡。0.5 夹具设计的特点和基本要求0.5.1 夹具设计的特点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。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。对于制造精度要求不高零件,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。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。0.5.2 设计的基本要求1、夹具的构造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通盘考虑,以降低制造成本。34一 零件分析1.1 零件的作用万向节,是机器或机构上有一个很重要的部件。万向节与传动轴组合,称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上,万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间;而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴,万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。 在万向节配合中,一个零部件(输出轴)绕自身轴的旋转是由另一个零部件(输入轴)绕其轴的旋转驱动的。万向节即万向接头,是实现变角度动力传递的机件,用于需要改变传动轴线方向的位置,它是汽车驱动系统的万向传动装置的 “关节”部件。万向节与传动轴组合,称为万向节传动装置。具体结构详见下图1.1所示:图1.1 万向节叉零件图1.2 零件的工艺分析1.2.1 零件的组成表面1、尺寸136所在的上下两端面;2、尺寸110、R10及118所在的表面及端面;3、4-M8螺纹孔所在的表面;4、圆锥表面,尺寸66和R20所在的表面;5、79X12所在的外圆柱面及端面;6、93.5X20所在的外圆柱面及端面。1.2.2 零件的技术要求1、尺寸136所在的上下端面,其表面粗糙度公差为1.6um;2、4-M8螺纹孔,其表面粗糙度公差为6.3um;3、43圆柱孔,其表面粗糙度公差为1.6um;4、79和93.5所在外圆,其表面粗糙度公差为1.6um。1.2.3 零件的形位公差1、上端43内孔所在轴线相对于下端43内孔所在轴线的同轴度公差为0.02;2、尺寸136所在下端面相对于43内孔所在轴线的垂直度公差为100:0.15。二 工艺路线设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件生产纲领N可按下式计算:通过计算,根据年生产纲领、查表确定零件万向节叉的生产类型是批量生产,年产15000件产品,单班生产。万向节叉与各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都较高,为了节省材料和减少加工的劳动量,毛坯常采用铸件。在选择万向节叉的毛坯结构时,应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂具体条件为依据综合考虑。综合考虑后,采用45钢,该材料力学性能良好。该零件的生产纲领为批量生产,根据机械加工工艺手册,选择外形尺寸比较接近的并能满足使用要求的45钢。锻造方法为模具锻造。选择毛坯的原则1、零件的材料和其力学性能当零件材料为铸铁和青铜时采用铸件;零件材料为钢材时、形状不复杂而力学性能要求较高时采用锻件;力学性能要求不高时采用帮料。2、零件的结构形状和尺寸大型零件一般用自由锻或砂型铸造件,中型零件可用模锻件或特种铸件;阶梯轴零件各个台阶直径相差不大时用帮料,相差较大时用锻件。3、生产类型在大批量生产时应采用较多专用的设备和工具制造毛坯,如金属模机器造型的铸件、模锻或精密锻造的毛坯;在单件小批生产中一般采用通用设备和工具制造毛坯,如自由锻件、木模砂型铸件,也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。4、车间的生产能力应结合车间的生产能力合理的选择毛坯。5、充分注意应用新工艺、新技术、新材料由该零件的工作环境,生产批量及材料等各个方面考虑,选择砂型铸造的方法获得。具体的毛坯图详见下图2.1:图2.1 万向节叉毛坯图2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一,基面的选择正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法进行。1、粗基面的选择对一般的轴类零件来说,以外圆作为基准是合理的,按照有关零件的粗基准的选择原则:当零件有不加工表面时,应选择这些不加工的表面作为粗基准,当零件有很多个不加工表面的时候, 则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准从零件的分析得知,选择尺寸136所在的上下端面作为粗基面。2、精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准, 称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差,零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。从零件的分析得知,选择43内孔作为精基面。2.3 制定工艺路线工艺规程制订的原则是优质、高产和低成本,即在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益。在具体制定时,还应注意下列问题:1、技术上的先进性在制订工艺规程时,要了解国内外本行业工艺技术的发展,通过必要的工艺试验,尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。2、经济上的合理性在一定的生产条件下,可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品生产成本最低。3、良好的劳动条件及避免环境污染在制订工艺规程时,要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此,在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施,以减轻工人繁重的体力劳动。同时,要符合国家环境保护法的有关规定,避免环境污染。产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾,因此,合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾,体现这三者的统一。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级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情况下,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。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。经过相应的分析,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:工序1、模锻;工序2、热处理:时效处理;工序3、镗削:工步1:粗镗43所在内孔;工步2:半精镗43所在内孔;工步3:精镗43所在内孔;工序4、车削:工步1:粗车93.5所在外圆;工步2:半精车93.5所在外圆;工步3:精车93.5所在外圆;工序5、车削:工步1:粗车79所在外圆;工步2:半精车79所在外圆;工步3:精车79所在外圆;工序6、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在上端面;工步2:半精铣尺寸136所在上端面;工步3:精铣尺寸136所在上端面;工序7、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在下端面;工步2:半精铣尺寸136所在下端面;工步3:精铣尺寸136所在下端面;工序8、钻削:工步1:钻主视图上端面2处M8螺纹孔底孔;工步2:钻主视图上端面2处M8螺纹孔;工序9、钻削:工步1:钻主视图下端面2处M8螺纹孔底孔;工步2:钻主视图下端面2处M8螺纹孔;工序10、倒角;工序11、清洗;工序12、终检;工序13、入库;以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定工序1、模锻;工序2、热处理:时效处理;工序3、镗削:工步1:粗镗43所在内孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为1.5mm。工步2:半精镗43所在内孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.75mm。工步3:精镗43所在内孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.25mm。工序4、车削:工步1:粗车93.5所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.5mm。工步2:半精车93.5所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.3mm。工步3:精车93.5所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.2mm。工序5、车削:工步1:粗车79所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为5mm。工步2:半精车79所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为2mm。工步3:精车79所在外圆;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.25mm。工序6、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在上端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为1.5mm。工步2:半精铣尺寸136所在上端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.75mm。工步3:精铣尺寸136所在上端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.25mm。工序7、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在下端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为1.5mm。工步2:半精铣尺寸136所在下端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.75mm。工步3:精铣尺寸136所在下端面;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为0.25mm。工序8、钻削:工步1:钻主视图上端面2处M8螺纹孔底孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为2.5mm。工步2:钻主视图上端面2处M8螺纹孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为1.5mm。工序9、钻削:工步1:钻主视图下端面2处M8螺纹孔底孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为2.5mm。工步2:钻主视图下端面2处M8螺纹孔;依据切削加工手册及相关资料,决定其加工余量为1.5mm。工序10、倒角;工序11、清洗;工序12、终检;工序13、入库;2.5 确定切削用量及基本工时工序1、模锻;工序2、热处理:时效处理;工序3、镗削:工步1:粗镗43所在内孔;1、切削深度1.5mm;2、通过查询相关手册,取f=0.2mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=30m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=250r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=141,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为:式中:,则工步2:半精镗43所在内孔;1、切削深度0.75mm;2、通过查询相关手册,取f=0.2mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=40m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=360r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=141,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为:式中:,则工步3:精镗43所在内孔;1、切削深度0.25mm;2、通过查询相关手册,取f=0.3mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=50m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=400r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=141,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为:式中:,则工序4、车削:工步1:粗车93.5所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取1.5mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取30m/min;100r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=112,得33.6m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工步2:半精车93.5所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取0.75mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取40m/min;135r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=150,得44.5m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工步3:精车93.5所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取0.25mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取45m/min;153r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=180,得53m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工序5、车削:工步1:粗车79所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取1.5mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取30m/min;102r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=112,得32.9m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工步2:半精车79所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取0.75mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取40m/min;153r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=150,得39.3m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=12,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工步3:精车79所在外圆;1、背吃刀量的确定,在查阅资料后,决定取0.25mm。2、进给量f的确定,在查阅资料后,取0.2mm/r。3、切削速度V的确定,取45m/min;180.3r/min依据CA6140卧式机床的主轴转动速度图,取n=180,得44.9m/min.4、基本时间根据机械制造工艺学车削机动时间为: 式中:l=14,则5、辅助时间公式为: 式中:=6,则工序6、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在上端面;1、切削深度1.5mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.15mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=80m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=300r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步2:半精铣尺寸136所在上端面;1、切削深度0.75mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.2mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=95m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=375r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步3:精铣尺寸136所在上端面;1、切削深度0.25mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.25mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为HT200,查询手册,取=95m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=375r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工序7、铣削:工步1:粗铣尺寸136所在下端面;1、切削深度1.5mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.15mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=80m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=300r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步2:半精铣尺寸136所在下端面;1、切削深度0.75mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.2mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为45,查询手册,取=95m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=375r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步3:精铣尺寸136所在下端面;1、切削深度0.25mm;2、通过查询相关手册,取fz=0.25mm/r。3、明确切削的速度按照我们所学的知道工件材料为HT200,查询手册,取=95m/min。算一下主轴转动速度,查询资料知n=375r/min,得4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=71.5,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工序8、钻削:工步1:钻主视图上端面2处M8螺纹孔底孔;1、采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头,它的具体的数值在下面:。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴的转动速度,查主轴转速表,取;实际切削速度为:8.2m/min.4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步2:钻主视图上端面2处M8螺纹孔;工序9、钻削:工步1:钻主视图下端面2处M8螺纹孔底孔;1、采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头,它的具体的数值在下面:。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴的转动速度,查主轴转速表,取;实际切削速度为:8.2m/min.4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=20,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工步2:钻主视图下端面2处M8螺纹孔;1、采用的丝锥钻的材质是硬质合金钻头,它的具体的数值在下面:。2、根据相关设计资料和设计指南取3、切削速度的确定取。主轴的转动速度,查主轴转速表,取;实际切削速度为:10.6m/min.4、基本时间根据切削资料,其基本时间为: 式中:l=13,则5、辅助时间根据切削资料,其辅助时间为: 式中:,则工序10、倒角;工序11、清洗;工序12、终检;工序13、入库。三 钻床专用夹具设计3.1 夹具设计概述1、确定定位方案与定位元件的原则工件在夹具中定位的任务是:使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置,工件位置的正确与否,用加工要求来衡量,能满足加工要求的为正确,不能满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时,各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致,也不必要求它们完全一致,但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。2、夹紧装置设计的基本要求及遵循原则对夹紧装置的基本要求:(1)夹紧过程中,不改变工件定位后占据的正确位置。(2)夹紧力的大小适当,一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变,振动小,又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。(3)夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大,允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。工艺性好,使用性好。其结构力求简单,便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。在夹紧工件的过程中,夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此,设计夹紧装置应遵循以下原则:工件不移动原则;工件不变形原则;工件不振动原则;安全可靠原则;经济实用原则;3.2 方案设计3.2.1 定位方案的设计1、万向节叉定位方案的确定选用的夹具主要被用在Z3040摇臂钻床,因为尺寸136所在下端面、43圆柱孔都被加工过。(1)选择93.5所在右端面和夹具体上端面相接触,限制3个方向的自由度。(2)选择尺寸136所在下端面和定位夹紧座向接触,限制2个方向的自由度。(3)选择在43圆柱孔插入工件菱形销,实现零件的完全定位。本次对工件采用“两面一销”的定位方案。2、定位夹紧座、钻模座定位方案的确定采用“一面两销”的定位方案进行。具体构造见图3.1定位装置。图3.1 定位装置3.2.2 定位元件的确定1、万向节叉定位元件的确定定位元件有:夹具体、定位夹紧座、菱形销。2、定位夹紧座、钻模座定位元件的确定其定位元件有:圆柱销、菱形销。3.2.3 夹紧方案的确定1、万向节叉夹紧方案的确定考虑到本次设计的夹具其零件并不是十分的复杂,并且为本夹具是进行钻孔。选择下端43圆柱孔的上端,利用双头螺栓、上下夹紧盘、六角螺母对工件进行上下方向的夹紧。利用定位夹紧座、六角螺栓和六角螺母、左右夹紧板对工件进行左右方向辅助夹紧。2、定位夹紧座、钻模座夹紧方案的确定在对角线位置上,利用2个内六角螺栓对其进行夹紧。3.2.4 夹紧元件的确定1、万向节叉夹紧元件的确定夹紧元件有:双头螺栓、上下夹紧盘、六角螺母、定位夹紧座、六角螺栓、左右夹紧板。2、夹具上其他元件夹紧元件的确定(1)定位夹紧座夹紧元件的确定:2个内六角螺栓。(2)钻模座夹紧元件的确定:2个内六角螺栓。(3)钻套夹紧元件的选择:采用的是平头螺钉。3.2.5 夹具体的设计通过资料的查阅,能够知道夹具体毛坯有如下类型:1、铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好,可铸出各种复杂形状,具有较好的抗压强度、刚度和抗振性,但生产周期长,需进行时效处理,以消除内应力。常用材料为灰铸铁(如HT200),要求强度高时用铸钢(如ZG270-500),要求重量轻时铸铝(如ZL104)。目前铸造夹具体应用较多。2、焊接夹具体焊接夹具体,它由钢板、型材焊接而成,这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻(壁厚比铸造夹具体薄)。但焊接夹具体的热应力较大,易变形,需经退火处理,以保证夹具体尺寸的稳定性。3、锻造夹具体锻造夹具体,它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。4、型材夹具体小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻,如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具体。在本次设计中采用铸造夹具体,材料采用灰铸铁(HT200)。HT200指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁,是较高强度铸铁,基体为珠光体,强度、耐磨性、耐热性、减振性均较好,铸造性能也较好。具体结构见下图3.2夹具体图。图3.2 夹具体图3.3 切削力的计算1、刀具:5麻花钻2、钻孔切削力根据相关设计资料和设计指南,得钻削力计算方法:其中P代表钻削的力度、t代表钻削的深度,20mm、S代表每轮的转了以后的进给量, 0.1mm、D麻花钻直径, 5mm、HB布氏硬度,140HBS,所以钻孔的扭矩:3.4 夹紧力的计算在计算夹紧力时,必须把安全系数考虑在内,由机床夹具设计手册可知。其中:为基本安全系数,取1.5;为加工性质系数,取1.1;为刀具钝化系数,取1.1;为继续切削系数,取1.1;为夹紧力稳定系数,取1.3;为手动夹紧手柄位置系数,取1.0。所以=2.6实际夹紧力应为:。其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数,(见机床夹具设计手册)所以取螺栓预紧力。根据现代制造工艺设计方法表2.2-1,选取M12的粗牙螺纹螺栓,材料为45#钢。则,远小于45#钢的许用拉应力,故可用M12螺纹连接来夹紧工件。3.5 定位误差分析论文里面的夹具,定位的的这个面就是基准面,这个基准跟误差JB=0是没有重合起来的,按照生产的方法,这个面的粗糙度是12.5,基准位在进行位置移动的时候,产生的误差的大小就是Jw=0.025。总定位误差dw=JB+Jw=0.025=0.1(尺寸自由公差),所以说,设计的这个夹具精确度是达到需要了。3.6 导向装置设计本次选择的导向装置,除了钻模座以外,还需要选择钻套。钻套是钻模上特有的元件,它的作用是确定钻头,铰刀等刀具的轴线位置,防止刀具在加工过程中发生偏斜,保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。根据使用特点,钻套可分为固定式,可换式,快换式等多种结构形式。1、固定钻套固定钻套(如图3.3)直接被压在钻模板上,其位置精度要求较高,但磨损后不易更换,钻模板较薄时,为使钻套具有足够的引导长度,应采用有肩钻套。图3.3 固定钻套2、可换钻套可换钻套(如图3.4)用于零件单一、大批量生产中,方便更换磨损的钻套。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合,衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后,可卸下螺钉,更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。图3.4 可换钻套3、快换钻套在工件的一次装夹中,若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个加工工步,需要不同孔径的钻套来引导刀具,此时应使用快换钻套(如图3.5)。更换钻套时,只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置,即可向上快速取出钻套。图3.5 快换钻套4、特殊钻套因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时,需自行设计的钻套称为特殊钻套。图3.6加长钻套为常见的特殊钻套,在加工凹面上的孔时使用,为减少刀具与钻套的摩擦,可将钻套引导高度H以上的孔径放大,钻套的高度H增大,则导向性能好,刀具刚度提高,加工精度高,但钻套与刀具的磨损加剧,一般取H=12.5d。图3.6 加长钻套本次设计的要求是要对被零件上2个M8螺纹孔进行加工,最后才能实现图上所要求的加工要求,所以要选快换钻套来用作刀具的导向元件。总结该毕业设计对钻床夹具进行了一定的研究,在设计过程中定位方案和夹紧装置是两个重点也是两个难点。该论文的主要任务是设计一个钻床夹具和一个铣床夹具,本次设计的任务是加工2-M8螺纹孔,为了使钻孔和铣面的位置精确,必须对零件进行安装、定位、夹紧。本次设计的主要任务有对零件加工工艺分析,绘制零件图和毛坯图。填写加工工艺过程卡、加工工艺卡片以及机械加工工序卡。对零件进行专用夹具的设计,确定定位方案、定位元件、夹紧方案、夹紧元件等。最后,通过AUTOCAD完成夹具装配图的绘制及零部件的绘制等。在设计过程中采用了大量的标准件,这样可以降低夹具的生产成本,使该钻床夹具更经济;由于使用专用的夹具,大批量生产单一的零件,即保证了零件的加工精度又提高了零件的生产效率;达到了经济、高效的目的。致谢在完成本次设计的时候,最需要感谢的人就是指导老师,他不光人和蔼可亲而且为人比较的谦虚、学识和知识比较渊博、处事方面比较的严谨,他是学习的榜样和行动的指南。平时的指导老师就比较的辛苦,但是他每周都能够抽出时间来帮助解决设计中存在的问题和设计中存在的疑问。这这里,我要向我的老师表示我心里面最崇高的敬意和感谢,感谢我的同组同学,为我在设计的过程中提供的任何的帮助,可以这样讲没有你们的帮助,就没有我本次设计的成功。谢谢你们。最后,因为这篇设计做的时间上比较的急、设计内容和构思上比较的粗糙,还请大家帮我修改。感谢!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,19802 张进生 机械制造工艺与夹具设计指导M,机械工业出版社,19953 李庆寿 机床夹具设计M,机械工业出版社,19914 李洪 机械加工工艺手册M,北京出版社,19965 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,20056 黄如林,刘新佳,汪群 切削加工简明实用手册M,化学工业出版社,20057 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,20089 刘文剑,曹天河,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,198710 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,201211 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,上海科学技术出版社,198412 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,199113 廖念钊,莫雨松,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2540:9-1914 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,200515 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2520CrMiTi:4-1716 杨叔子.机械加工工艺师手册M,北京 :机械工业出版社,200217 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册M,北京 :机械工业出版社,200618 杨叔子.机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,200119 贾沛泰.国内外常用金属材料手册M,南京:江苏科学技术出版社,1999
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