抛光机轴座的钻同心孔夹具设计及加工工艺优化含4张CAD图
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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抛光机轴座共1页第1页材料牌号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形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01备料金属型浇注02热处理时效处理以消除内应力03铣铣底面立式铣床X52K端铣刀、游标卡尺、专用夹具04钻钻4-10孔摇臂钻床Z3025麻花钻、锥柄圆柱塞规、专用夹具05铣铣50斜面立式铣床X52K端铣刀、游标卡尺、专用夹具06钻钻12孔立式钻床Z525麻花钻、锪孔钻、锥柄圆柱塞规、深度尺、专用夹具锪锪25深8沉孔锪锪34沉孔07钳工去毛刺08终检检验至图纸要求09入库包装、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 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。抛光机轴座零件工艺规程及钻同心孔的工装夹具设计,包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具设计三部分。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:抛光机轴座、切削用量 定位误差。AbstractThis design content involves the mechanical manufacturing process and fixture design, metal cutting machine, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.The process specification of polishing machine shaft seat parts and fixture design of drilling concentric hole include three parts: process design, process design and special fixture design. In the process design, we should first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, and select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts; then calculate the size of each working step of the part, the key is to determine the process equipment and cutting amount of each process; then, design the special fixture, select and design the fixture The positioning error is calculated, the rationality and deficiency of the fixture structure are analyzed, and the improvement in the future design is paid attention to.Key words : Polishing machine shaft, cutting dosage positioning error .目 录摘 要1Abstract2第一章 概述发展41.1 机床夹具的主要功能41.2 机床夹具的组成41.3 夹具设计的步骤和基本要求41.3.1 夹具设计的基本要求41.3.2 夹具的设计步骤51.3.3 夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注61.3.4夹具体设计8第二章 工艺规程设计102.1 抛光机轴座零件102.2 抛光机轴座零件的工艺分析111.时效处理以消除内应力。112.铸件公差带对称于毛坯铸件基本尺寸配置。113.铸件表面应平整,浇口、毛刺、粘砂等应清除干净。114.锐角倒钝。112.3 基准的选择112.3.1粗基准的选择原则112.3.2精基准选择的原则112.4 制定工艺路线122.5 确定各工序的加工余量122.6 确定切削用量及基本工时13第三章 钻床夹具193.1问题提出193.2定位分析193.2.1定位误差193.2.2产生定位误差的原因193.2.3 定位误差计算203.3切削力和夹紧力的计算213.4 钻模21结束语26谢 辞27参考文献283第一章 概述发展1.1 机床夹具的主要功能 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。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧,使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置,保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求,工件定位后,经夹紧装置施力于工件,将其固定夹牢,使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。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。安装方法有找正法和用专用夹具,找正法用于单件、小批生产中,而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。1.2 机床夹具的组成1.定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。2.夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。3.对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。4.夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体,并保证它们之间的相对位置关系。1.3 夹具设计的步骤和基本要求1.3.1 夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用,它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具,提出以下几点基本要求。1.能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求,成为废品,则夹具设计是失败的,该夹具不能用与生产。2.操作简单,便于工件安装,减轻工人的劳动强度,节省工件安装时间,降低辅助工时,保证高的生产效率。3.具有良好的工艺性,便于制造,降低夹具制造成本,从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求,夹具的生产过程应按下面程序进行:夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时,根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备,该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据,也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求,提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算,以确定出合理方案,进行设计。夹具结构设计完成后,要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求,能保证生产率、操作方便、安全,就可交付生产车间使用。1.3.2 夹具的设计步骤当接到夹具设计任务书后,按下面6个步骤,逐步设计。1.明确设计任务,收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A:加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程,所设计夹具应有的工序图,并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B:了解零件的生产类型,就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产,则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生产,则夹具结构应简单,以便迅速制造交付使用。C:收集该夹具所用机床的资料,主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上,要收集工作如大小,工作如T形槽及槽距,以及机床的技术参数。D:收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。E:收集国内外同类型夹具资料,吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。F:了解本厂制造夹具的能力和使用的条件,如夹具制造的条件及精度水平,有无压缩空气压值等。G:收集有关夹具部件的标准(包括国标、部标、企标、厂标),典型夹具结构图册等。2.确定夹具结构方案,绘制结构草图,其主要内容如下。A:根据工件加工尺寸、要求和开关,确定工件的定位方式,选择或设计定位元件,计算定位误差。B:确定刀具的引导方式及引导元件(指钻夹具、镗夹具)。C:确定工件夹紧方式 ,选择或设计夹紧机构,计算夹紧力。D:确定其他装置(如分度装置、顶出装置)的结构型式。E:确定和设计其他结构,如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。在确定夹具结构的各组成部分时,可提出几种不同方案,分别画出草图,进行分析比较,从中选择出合理方案。3.绘制夹具总图。应注意以下几点。A:绘制夹具总图,尽量按1:1绘制,以保证直观性。B:主视图尽量符合操作者的正面位置。C:工件轮廓用双点画线绘制,并视为假想透明体,不影响其他元件的绘制。 D:绘图顺序为:工件定位元件引导元件夹紧装置其他装置夹具体。4.标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后,需标注五类尺寸和四类技术条件。5.编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号(指标准件代号或通用件代号 )、数量、材料、热处理、质量等。6.绘制总图中非标准件的零件图。1.3.3 夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注在夹具设计中,对于初设计者,在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件,往往是难点之一,以下对此作简要阐述。1.夹具总图上应标注的五类尺寸A:夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有可动部分,则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。B:工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸,它们直接影响工件加工精度,是计算工件定位误差的依据。C:夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。D:夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上,要标注与车床主轴的连接尺寸,铣床夹具要安装在工作台上,要标注与工作如T形槽相配的定位键尺寸。E:夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸,钻套与衬套、衬套与夹具体的配合尺寸,此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度,否则夹具精度无法保证。2. 夹具总图上应标注的四类技术条件夹具中的技术条件主要指夹具装配好后,各表面之间的位置精度要求。A:定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端中心孔,要求两顶尖轴线同轴度,两V形块对称线的同轴度。B:定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹具体底面是夹具与机床的连接部分,它决定了夹具与机床的相对位置,也就是决定了定位元件相对机床,或刀具的位置,即决定了工件相对机床或刀具的位置。C:引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求D:引导元件与定位元件之间的相互位置要求3.五类尺寸、四类技术条件的分类五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类,其精度值大小和取法不同。A:与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求,根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。B: 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件直接对应,直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的(1/51/2)的值选取。一般工件允差小,取大系数,工件允差大,则取小系数。制定这类夹具尺寸公差时,要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸,极限偏差按对称双向标注。 应以工序尺寸(不一定是工件最终尺寸)作为夹具基本尺寸的设计依据。4.夹具调刀尺寸的标注当夹具设计完成,按要求标注尺寸后,对有些夹具如铣夹具,往往还要标注调刀尺寸(调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸),即刀具相对基准的尺寸,它与工件加工尺寸直接相关,也是夹具总图上关键尺寸要求。1.3.4夹具体设计夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中,它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以,夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大,耗费材料多,加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大,制造周期也长,设计时,应给以足够的重视。1.夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A:铸造结构铸造结构夹具体的优点如下: 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好,特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工,价格低廉,成本低。但铸件生产周期长,因存在铸内应力,易引起变形,影响夹具精度的保持性,因此,夹具体必须进行时效处理。B:焊接结构其优点如下: 容易制造,周期短。 采用钢板、型材,如结构合理,布置得当,可减小质量。由于上述两优点,特别适用于新产品试制或临时急用的场合,以缩短生产周期。此外,一些结构简单的小型夹具,如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模,采用焊接式结构十分有利,因为这些夹具要频繁拆缷翻转,力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响,因此,焊完后要进行退火处理;另外,为提高刚性需加加强筋。C:装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件,根据使用要求组装而成,可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产,这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期,还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用,必须实行夹具零部件的标准化、系列化。2.对夹具体的基本要求A:一定的形状和尺寸夹具的外形,取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时,只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置,就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产,一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构,按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时,可参考下面数据。 铸造结构的夹具体,壁厚取825mm,过厚处挖空。 焊接结构用钢板取610mm,刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙,以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取:a:夹具体、工件都是毛面,间隙取815mm.b:夹具体是毛面,工件是光面,间隙取410mm.B:足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时,可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋,其壁厚取0.70.9倍壁厚,高度不大于壁厚5倍。C:良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工,可铸出35mm凸台;各加工表面,最好在同一平面内或在同一回转表面上,以便于加工;尽量减少加工表面面积。另外,对于切削量大的工件所使用夹具,要注意应能方便排屑,以免影响安装精度;对于大而重的夹具体,要考虑起吊装置,如吊环螺钉或起重螺栓。第二章 工艺规程设计2.1 抛光机轴座零件题目所给的零件是抛光机轴座零件,起支承作用,零件图如图2-1所示。其材料为HT200,HT200是灰铸铁的牌号,HT代表灰口铸铁,HT是灰色铸铁汉语拼音的缩写,灰铸铁HT200表30试样的最低抗拉强度200MPa.HT200材料适用举例:1.一般机械制造中较为重要的铸件,如:汽缸、齿轮、机座、金属切削机床床身及床面等2.汽车、拖拉机的气缸体、气缸盖、活塞、刹车轮、联轴器盘以及汽油机和柴油机的活塞环3.具有测量平面的检验共建,如:划线平板、V形铁、平尺、水平仪框架等4.承受7.85MPa以下中等压力的液压缸、泵体、阀体以及要求有一定耐腐蚀能力的泵壳、容器5.圆周速度1220m/s的带轮以及其他符合所列作条件的零件6.需经表面淬火的零件 图2-1 抛光机轴座2.2 抛光机轴座零件的工艺分析抛光机轴座零件共有以下几组加工表面,现分述如下:1、 抛光机轴座零件底面2、 抛光机轴座零件50端面3、 抛光机轴座零件同心孔4、 抛光机轴座零件4-10孔 技术要求:1.时效处理以消除内应力。2.铸件公差带对称于毛坯铸件基本尺寸配置。3.铸件表面应平整,浇口、毛刺、粘砂等应清除干净。4.锐角倒钝。2.3 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理,可以保证质量,提高生产效率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。2.3.1粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求,应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面,则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀,应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量,应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口、飞边等缺陷,以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次,特别是主要定位基准,以免产生较大的位置误差。由以上及零件知,选用抛光机轴座50端面、50外圆及后端面作为定位粗基准。2.3.2精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求:1.用设计基准作为定位基准,实现“基准重合”,以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时,应尽可能采用此组精基准定位,实现“基准统一”,以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时,应选择加工表面本身作为精基准,即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度,可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠,可使夹具结构简单的表面作为精基准。2.4 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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下,可采用通用机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外,还应考虑经济效果,以便降低生产成本。最终工艺方案如下:工序01:金属型浇注工序02:时效处理以消除内应力工序03:铣底面工序04:钻4-10孔工序05:铣50斜面工序06:钻12孔、锪25深8沉孔、锪34沉孔工序07:钳工去毛刺工序08:检验至图纸要求工序09:包装、入库2.5 确定各工序的加工余量抛光机轴座的一般材料为HT200,抛光机轴座零件形状复杂,且为批量生产,查机械制造工艺设计简明手册表1.3-1知,采用金属型浇注,尺寸公差等级CT8,加工余量等级MA-F,再由表机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知,各表面加工余量如下所述:1、 抛光机轴座底面的加工余量抛光机轴座底面长120mm,由表2.2-4知,单边加工余量Z=2.5mm,表面粗糙度Ra6.3,查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。2、 抛光机轴座4-10孔的加工余量抛光机轴座4-10孔,因孔的尺寸不大,故采用实心铸造,查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知,一步钻削即可满足其精度要求。3、 抛光机轴座50端面抛光机轴座50端面,由表2.2-4知,单边加工余量Z=2.0mm,表面粗糙度Ra6.3,查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。4、 抛光机轴座同心孔的加工余量抛光机轴座同心孔,因为斜孔,为了方便模具加工,故采用实心铸造,同心孔表面粗糙度均为Ra6.3,由表机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,12孔一步钻削即可满足其精度要求,接下来锪25深8沉孔,最后锪34沉孔,即可完成同心孔的加工。5、 抛光机轴座其他不加工表面,金属型浇注即可满足其精度要求。2.6 确定切削用量及基本工时工序01:金属型浇注工序02:时效处理以消除内应力工序03:铣底面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36,立式铣床X52K标准选取600当600r/min时实际切削速度 按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37,立式铣床X52K标准选取3) 计算工时切削工时: ,走刀次数=2则机动工时为工序04:钻4-10孔确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工10孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则 根据Z3025摇臂钻床说明书,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Z3025摇臂钻床说明书,取, 故实际切削速度为 则机动工时为 工序05:铣50斜面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36,立式铣床X52K标准选取475当475r/min时实际切削速度 按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37,立式铣床X52K标准选取4) 计算工时切削工时: ,走刀次数=1则机动工时为工序06:钻12孔、锪25深8沉孔、锪34沉孔工步一:钻12孔确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则 根据Z3025摇臂钻床说明书,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Z3025摇臂钻床说明书,取, 故实际切削速度为 则机动工时为 工步二:锪25深8沉孔1.选择钻头选择高速钢锪刀,其直径d=25mm 2选择切削用量(1)选择进给量按加工要求决定进给量:根据切削用量手册表2.7,当铸铁硬度200H有。(2)计算切削速度根据切削用量手册表2.15,当铸铁硬度=200220HBS时,, 切削速度的修正系数为:,故 根据Z3025型钻床技术资料(见简明手册表4.2-12)可选择n=630r/mm 3计算基本工时 工步三:锪34沉孔1.选择钻头选择高速钢锪刀,其直径d=34mm 2选择切削用量(1)选择进给量按加工要求决定进给量:根据切削用量手册表2.7,当铸铁硬度200H有。(2)计算切削速度根据切削用量手册表2.15,当铸铁硬度=200220HBS时,, 切削速度的修正系数为:,故 根据Z3025型钻床技术资料(见简明手册表4.2-12)可选择n=500r/mm 3计算基本工时 工序07:钳工去毛刺工序08:检验至图纸要求工序09:包装、入库工步一:钻7-13孔工步二:锪20深34沉孔第三章 钻床夹具为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。现以钻同心孔的夹具为例做如下说明:3.1问题提出该夹具用来加工抛光机轴座12孔,25沉孔和34沉孔,表面粗糙度Ra6.3,精度要求不高,故设计本夹具,只需考虑生产效率。3.2定位分析 3.2.1定位误差工件的加工误差,是指工件加工后在尺寸,形状和位置三个方面偏离理想工件的大小,它是由三部分因素产生的:1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。2)夹具带着工件安装在机床上,夹具相对机床主轴(或刀具)或运动导轨的位置误差,也称对定误差。3)加工过程中误差,如机床几何精度,工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。3.2.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差: 夹具定位基准与工序基准不重合,两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去,所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时,定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1)定位基准面与定位元件表面的形状误差。2)导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差,以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3)夹具在机床上的安装误差,即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4)夹紧力使工件与定位元件间的位置误差,以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 以合闸杠杆30后端面、右端面及底面定位,对应的定位元件为:衬套、浮顶销、A型支承钉代号18和A型支承钉代号2,定位分析如下:1、 结合环60后端面作为第一定位基准,与支承板相配合,限制三个自由度,即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 结合环右端面作为第二定位基准,与支承钉相配合,限制两个自由度,即X轴移动和Z轴转动。3、 结合环60外圆作为第三定位基准,与支承钉相配合,限制一个自由度,工件六个自由度被完全限制,属于完全定位。3.2.3 定位误差计算 一面两销定位误差 1、移动时基准位移误差 (式4-1)式中: A型固定式定位销孔的最大偏差 A型固定式定位销孔的最小偏差 A型固定式定位销定位孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入(式4-1)得: =0.015+0+0.013 =0.028(mm) 2、 转角误差 (式4-2)式中: A型固定式定位销孔的最大偏差 A型固定式定位销孔的最小偏差 A型固定式定位销定位孔与A型固定式定位销最小配合间隙 B型固定式定位销孔的最大偏差 B型固定式定位销孔的最小偏差 B型固定式定位销定位孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中: 则代入(式4-2)得:则:=0.02673.3切削力和夹紧力的计算1切屑力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由切削手册得:钻削力 式(4-3)钻削力矩 式(4-4)式中:D=12mm HB=HB-( HB- HB)=128-(128-104)=120 代入公式(4-3)和(4-4)得F=26120.21744343NT=10120.2174=463260Nmm本道工序加工工艺孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。3.4 钻模钻床夹具,一般习惯上称为钻模。它是在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹的机床夹具。使用钻模加工时,是借助于钻套确定刀具的位置和引导刀具的进给方向。被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度来保证。而孔的坐标位置精度,则由钻套在夹具上的位置精度来确定,并能防止刀具在加工过程中发生倾斜。因此,在结构上都设置安装钻套的钻模板。一:钻模钻模的结构形式很多,有固定式、分度式、盖板式、翻转式和滑柱式等主要类型地。(1) 固定式钻模:工件在钻床上进行加工的整个过程中位置都不移动的夹具称为固定式钻模。这类钻模在加工孔系工件时一般用在摇臂钻床及多轴钻床上。若用在立式钻床上时,则只能进行单个孔的加工。使用此类夹具时,必须借助于刀具(或心轴),使它准确地置于套筒中,以校正夹具的位置,然后将其坚固。这类加工方式的钻孔精度较高。但装卸麻烦,效率很低。(2) 分度式钻模:分度式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线(立轴、卧轴、倾斜轴)分布的轴向或径向孔系,或分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中,靠钻模回转依次加工各孔。因此,这类钻模必须有分度装置。广泛用于各类机床夹具上的分度装置分为两类,一类为直线分度装置;另一类为回转分度装置。回转分度装置又根据回转轴相对于夹具体安装基面的位置分为立式分度、卧式分度及斜式分度三种。1、 分度装置的组成分度装置一般由以下几个部分组成。A:转动(或移动)部分 它实现工件的转位(或移位)。B:固定部分 它是分度装置的基体,常与夹具体连接成一体。C:对定机构 它将转动(或移动)部分与固定部分紧固在一起,起减小加工时的振动和保护对定机构的作用。2、 分度对定机构分度对定机构的结构型式很多,常见的有钢球对定机构,结构简单,操作方便,常用于精度不高的场合,或作预定位;手拉式菱形销(或圆柱销)对定机构。具有操纵简便,制造较容易,不需要严格防尘措施等优点。这两种结构在中等精度的分度装置中应用较广;齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构,其分度对定精度较高,但要求有防尘措施;杠杆操纵单斜面对定机构,对防尘要求不高,而分度精度较高,故使用较多。(3) 盖板式钻模:盖板式钻模是最简单的一种钻模。它没有夹具体,只有一块钻模板。在一般情况下,钻模板除了装钻套外,还装有定位元件和夹紧装置,加工时,只要将它盖在工件上定位,夹紧即可。盖板式钻模结构简单轻巧,一般多用于加工大型工件上的小孔。但生产效率低,故不适宜于大批量生产。因使用时需经常搬动,故其质量一般不超过10Kg.(4) 翻转式钻模:在使用过程中,需要用手进行翻转。因此,夹具连同工件的质量不能太大(一般限于810Kg以内)。所以,它适合在几个方向钻孔的小型工件加工。(5) 滑柱式钻模:滑柱式钻模的结构已标准化和规格化的夹具。这种钻模应属于通用夹具范畴。它可以是固定式的、移动式的或转动式的。滑柱钻模通常是由夹具体、滑柱、升降模板和锁紧机构等同部分组成。当要设计或选用此类夹具时可直接采用标准预制造好的各部件进行组装。滑柱钻模具有动作快、工作方便、各大附件互换性强、设计夹具及生产准备周期短等特点,非常适用于批量大的生产过程,目前变推广到小批的生产中。 二:钻套钻套(又称钻模套筒)的作用,主要用来确定钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具的轴线位置。当加工一组平行的孔系,而这些孔间的距离又有一定的要求时,则利用位置按加工要求的钻套来保证上述孔心距离的数度,简便可靠。当工件批量很小、孔间距离很小、孔径很小或者钻模板上位置受限制而无法采用钻套时,也允许在钻模板上直接加工出导引道具的导孔。(1) 钻套类型 钻套的结构和尺寸已标准化。根据使用特点,钻套有下列四种型式。 固定钻套(JB/T8045.1-1999)主要用于小批生产条件下单纯用钻头钻孔的工序。固定钻套是直接装在钻模板的相应孔中,因此固定钻套磨损后不能更换。固定钻套有两种结构:无肩的和带肩的。带肩的主要用于钻模板较薄时,用以保持钻套必须得导引长度。有了肩部,还可以防止钻模板上的切屑和冷却液落入钻套孔中。固定钻套的下端应超出钻模板,以防止带状切屑卷入钻套中而加剧钻套的磨损。可换钻套(JB/T8045.2-1999)为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点,因此便有可换钻套结构,标准可换钻套结构的凸缘上铣有台肩,钻套螺钉的台阶形头部压紧在此台肩上而防止可换钻套转动。拧去螺钉,便可取出可换钻套。采用可换钻套的钻模板,在安装可换钻套处应专门配装一个衬套,可换钻套就装在衬套中。这样便可避免更换钻套时损坏钻模板。钻套用衬套的结构和尺寸也已标准化,可换钻套的实际功用仍和固定钻套一样,仅供单纯钻孔的工序用。可换钻套是用在批量较大时,便于钻套磨损后,可以迅速更换。快速钻套(JB/T8045.3-1999)快速钻套是供同一个孔须经多种加工工步(如钻、扩、铰、)所用的。由于在加工过程中须一次更换或取出钻套以适应不同加工刀具的需要,所以需用这种快换钻套。标准块换钻套的结构除在其凸缘铣有台肩以供钻套螺钉压紧外,同时还铣出一削边平面。当此削边平面转至钻套螺钉时,便可向上快速取出钻套。为了防止直接磨损钻模板,在采用快换钻套时,钻模板上必须配有钻套用衬套。布置快换钻套时,必须注意快换钻套的台肩位置应与刀具在加工时的旋转方向相适应,防止钻套因受刀具或切削的摩擦作用而转动时,使钻套台肩面转出钻套螺钉而被向上抬起。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特殊钻套。加长钻套,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。斜面或圆弧面上钻孔,排屑空间的高度h0.5mm,可增加钻头刚度,避免钻头引偏或折断。小孔距钻套,用定位销确定钻套位置,兼有定位与夹紧功能的钻套,钻套与衬套之间一段为圆柱间隙配合,一段为螺纹连接,钻套下端为圆锥面,具有对工件定位、夹紧和引导刀具三种功能。(2)钻套的尺寸、公差及材料在选用标准结构的钻套时,钻套导引孔的尺寸与公差须有设计者决定,其余结构尺寸则在标准中都已规定。这时,可按下述原则来确定导引孔的尺寸与公差带。A:钻套导引孔直径的基本尺寸,应等于所导引刀具的最大极限尺寸。B:因为由钻套导引的刀具,都是钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸的刀具,其结构和尺寸都已标准化和规格化,所以钻套导引孔与刀具的配合,应按基轴制来选定。C:钻套导引孔与刀具之间,应保证有一定的配合间隙,以防止两者发生卡住或咬死。一般根据所导引的刀具和加工精度要求来选取导引孔的公差带:钻孔和扩大时选用F7,粗铰时选用G7,精铰时选用G6.D:当采用标准铰刀铰H7或H9孔时,则可不必按刀具最大尺寸来计算。直接按孔的基本尺寸,分别选用F7或E7,作为导引孔的基本尺寸与公差带。E:由于标准钻头的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸,故钻头的导引就只须按孔的基本尺寸取公差带为F7即可。F:如果钻套导引的不是刀具的切削部分,而是刀具的导柱部分,这时也可以按基孔制的相应配合选取为:H7/f7、H7/g6、H6/g5。三:钻模板钻模板用于安装钻套,并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的钻模板有以下几种。(1) 固定式钻模板 固定在夹具体上的钻模板称为固定式钻模板。钻模板与夹具体铸成一体或用螺钉和销钉连接的钻模板,这种钻模板可在装配时调整位置,因而使用广泛。固定式钻模板结构简单、钻孔精度高。(2) 铰链式钻模板 当钻模板妨碍工件装缷或钻孔后需要攻螺纹时,可采用铰链式钻模板。铰链销与钻模板的销孔采用G7/h6配合,与铰链座的销孔采用N7/h6配合。钻模板与铰链座之间采用H8/g7配合。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉的高度加以保证。加工时,钻模板由菱形螺母锁紧,由于铰链销孔之间存在配合间隙,用此类钻模板加工的工件精度比固定式钻模板低。(3) 可缷式钻模板 气动可调式钻模上,采用了可缷钻模反,工件先在可更换预定元件上预定位,可缷钻模板与工件止口配合实现五点定位,夹紧气缸的活塞杆通过开口垫圈将可缷钻模板与工件一起压紧。这类钻模板的定位精度高,可与工件一起装缷。本套设计采用的是铰链式钻模板与快换钻套、钻套用衬套和钻套螺钉组成的导向机构,来完成钻头的对中。 结束语 本设计中是对抛光机轴座零件加工工艺的编制和专用夹具的设计,使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题,如在编写加工工艺时,对所需加工面的先后顺序编排,对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时,对零件的定位面的选择,采用什么方式定位,夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率,为达到零件能在保证精度的前提下进行加工,而且方便快速,以提高劳动生产率,降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下,针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后,将这些问题一一解决。而且它们都有一个共同的特点,都采用了支承板定位,夹紧都采用了手动夹紧,由于工件的尺寸不大,所需的夹紧力不大。因此手动夹紧满足夹紧要求。 通过做这次的设计,使对专业知识和技能有了进一步的提高,为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。谢 辞 这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社,199612 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,198347 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,198712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,2002829
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