左支座机械加工工艺及铣宽5mm槽夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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Xxx大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称左支架零件名称左支架共1页第1页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸造毛坯外形尺寸170x149x100每毛坯件数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/min 准终 单件1铸铸造出毛坯170x149x1002热处理毛坯退火处理3铣粗,精铣左支架顶平面金工X52K硬质合金端铣刀,游标卡尺4铣粗,精铣左支架底平面金工X52K硬质合金端铣刀,游标卡尺5钻钻,扩,铰中心孔80金工Z525麻花钻,扩孔刀,铰刀,游标卡尺6钻钻左支架主视图左侧孔21金工Z525麻花钻,游标卡尺7铣铣左支架5mm宽槽位金工X52K硬质合金端铣刀,游标卡尺8钻钻左支架俯视图孔4-13金工Z525麻花钻,游标卡尺9钻钻,扩,铰左支架俯视图孔2-10销孔金工Z525麻花钻,扩孔刀,铰刀,游标卡尺10钻钻左支架俯视图孔4-20金工Z525麻花钻,游标卡尺11钻钻左支架主视图左侧孔43金工Z525麻花钻,游标卡尺12钳去毛刺金工钳工台锉刀,游标卡尺13终检入库 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 期摘 要制造业中尤其是机械制造业,在产品生产过程中按照特定工艺,不论其生产规模如何,都需要种类繁多的工艺装备,而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用,如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。本文通过分析机械零件的结构特点和加工要求,制定了一套较合理的夹具设计,从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备,具有一定的实用价值。对于夹具设计来说,最重要的就是定位、夹紧方案的确定。针对机械这个零件加工要求的特点,确定了只能用定位、夹紧的办法来加工该零件。通过对各种定位夹紧装置的分析比较,选择并组合了一套既能够满足加工要求的,又比较简洁的装置。同时,通过对一系列定位误差和夹紧力的计算,验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度的,它的加工误差在规定的范围内。通过夹紧力的计算,也验证了零件在被夹紧的前提下,它受到的夹紧力也并不大,满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件在加工过程中发生位移,但同时又不能过大致使工件发生变形。关键词:工艺装备,夹具设计,定位,夹紧ABSTRACTIn the manufacturing industry especially for mechanical manufacturing industry, it is need the various-style craft in the course of production regardless of its production scale.Because it has close relation to the quality , productivity and cost in the whole production process. With the wide application of the irregular form part in the modern manufacturing industry, how to guarantee the machining accuracy of this kind of part seems particularly important. Through analysing the top cover part of hay mover and processing demanding of the top cover part of hay mover of the gearbox,a jig which has reasonable characteristic has been designed.It can not only guarantee the machining accuracy of this part for a kind of economical and practical craft equip and it also has certain practical value. To design of the jig , the most important thing is to make a scheme of reservation and clamp.As for the process demand of this part of top cover of the hay mover gearbox, through comparing of various kinds of reservations and clamps,a not only can satisfy with the demand of manufacturing and also very compactible device had been designed. Keywords: process equipment,fixture design,deposition,clamping目录摘要1ABSTRACT2目录3第1章 绪论51.1机床夹具概述51.2 机床夹具的作用及其分类6第2章 零件的分析82.1 零件的作用82.2 零件的工艺分析82.3 零件的技术要求9第3章 工艺规程的分析103.1生产纲领和生产类型的确定103.2确定毛坯制造形式113.3 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定123.3.1加工余量的确定123.3.2 工序尺寸及其公差的确定133.4 基准面的选择143.4.1 粗基准的选择143.4.2 精基准的选择143.5工艺过程设计中应考虑的主要问题153.5.1 加工方法选择的原则153.5.2 加工阶段的划分153.5.3 工序的合理组合163.5.4 加工顺序的安排163.6 工艺方案的制定173.7 切削用量的计算18第4章 夹具设计244.1 概论244.2 铣夹具254.2.1 工件预加工内容254.2.2 定位方案264.3.1 夹紧方案264.3.1 导向对刀和定位键元件设计274.3.3 切削力和夹紧力计算284.3.4误差分析计算294.3.5 装配图30结论与展望31致谢33参考文献34第1章 绪论1.1机床夹具概述在机床上加工工件时,为了保证工件在该工序所加工的表面能达到图纸上规定的尺寸及位置精度等技术要求,必须使得工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置(即工件的定位),并把工件压紧夹牢,以便在加工过程中,工件受到切削力、离心力的作用及冲击、振动等影响时,能保持这个确定了的位置稳定不变(即工件的夹紧)。在机床上对工件进行定位和夹紧,称做装夹。一切能使工件在机床上实现定位和夹紧的工艺装置,一般称为机床夹具,简称夹具。机床夹具按专门化程度分通用夹具、专用夹具、可调整夹具、专门化拼装夹具和自用化生产用夹具。通用夹具是指已经标准化,且具有较大适用范围的夹具。它由专业厂生产供应,有的已作为机床附件与通用机床配套,这类夹具主要用于单件小批生产。专用夹具是根据零件工艺机械加工过程中的某一道工序而专门设计的夹具。由于不考虑通用性,故结构紧凑、操作方便。这类夹具可保证高的加工精度和生产率。但这类夹具的针对性很强,当交换产品或工艺时,一般都因无法使用而“报废”。可调整夹具,在当前多种小批量生产条件下,设计制造专用夹具的准备周期太长,且很不经济,但是,采用通用夹具又不能满足使用要求。采用可调整夹具则是改进工艺装备设计的一个发展方向。可调整夹具的特点是:加工完一种工件后,可调整或者更换个别零件,即可加工形状相似、尺寸和加工工艺相近的多种工件。这类夹具又可分为通用可调和专用可调甲具两类。通用可调夹具加工对象不是很确定,适用范围较大;专用夹具常称成组夹具,一般配合成组技术,专门为成组加工某组零件而设计的,它是在专用夹具的基础上,通过更换和调整个别元件,来适应组内不同零件加工要求。加工对象明确,结构紧凑。专门化拼装夹具,这类夹具是针对某工件某工序加工要求,由事先制造好的通用性较强的标准元件和部件拼装而成,只要有足够种类和数量的标准元件和部件,就可拼装成各式各样的夹具。自动化生产用夹具,主要有自动线夹具和数控机床夹具,前者和一般专用夹具相似,后者除担负工件的安装任务外,还随工件一起从一个工位输送到下一个工位。一个多工位自动线上有许多相同的随行的夹具。夹具发展的趋势: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。1.2 机床夹具的作用及其分类1 机床夹具的作用夹具是机械加工中的一种工艺设备,它在机械加工中起着十分重要的作用,主要有以下的几个方面。1)便于工件的正确定位,以保证加工精度工件装夹在夹具上后,工件上各有关的几何元素(点、线、面)之间的相互位置精度在一定程度上就由夹具保证。当夹具在机床上正确定位及固定以后,工件在夹具中又得到正确定位并被夹紧,这样就保证了再加工过程中“同批”工件对刀具和机床保持确定的相对位置,使加工得以顺利进行。2)提高劳动生产效率和降低加工成本采用夹具以后,可以省去即十分费时又不很紧缺的划线、找正工序,减少了辅助时间。若采用联动夹具装置、快速夹紧装置,既能降低劳动强度,又能提高生产效率。例如采用气压、液压等传动装置,只需要几秒钟旧可以完成夹紧动作。3)改善工人的劳动条件采用夹具后,工件的装卸比不用夹具要方便、省力、安全。如果生产规模较大,还可以采用机械化传动装置和自动装卸工件的自动化夹具,以实现生产过程中的自动化,进一步提高劳动生产效率和改善工人的劳动条件。4)扩大机床工艺范围在单件小批量生产的条件下,工件的种类、规格多,而机床的数量、品种却有限。为了解决这种矛盾,可以设计制造专用的夹具,使机床“一机多用”。例如,可以采用专用的夹具,在车床上实现拉削。夹具在机械加工中的作用是重要的,但是在不同的生产规模和不同的生产条件下,夹具的功用也有所侧重,其结构的复杂程度也有很大的不同。例如,在单件小批生产条件下,宜于使用通用的可调夹具,若采用专用的夹具,其结构也应求简单。在大批量生产的条件下,夹具的作用则主要是在保证加工精度的前提下提高生产效率,因此夹具的结构更完善些是必要的。虽然此时夹具的制造费用大一些,但由于生产效率的提高,产品质量的稳定,技术经济效果还是好的。夹具的分类方法比较多,一般可分为通用夹具和专用夹具。近年来为适应现代机械制造业的发展,还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型。1) 通用夹具通用夹具是指已经标准化的、在一定范围内可以用于加工不同工件的夹具。如三爪或四爪卡盘、机器虎钳、回转工作台、磁力工作台等。这些夹具已经作为机床的附件,由专门的工厂制造供应。2)专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而设计制造夹具。3)通用可调夹具和成组夹具着两种夹具的结构很相似,它们的共同点是:在加工完多种工件。但通用可调夹具的加工对象并不是很明确,其通用范围较大,如滑柱钻模、带各种钳口的机器虎钳等即是这类夹具。而成组夹具则是专门为成组加工工艺中某一组零件而设计的,针对性强,加工对象和适用范围明确,结构更为紧凑。4)组合夹具组合夹具是指按照某一工件的某道工序的加工要求,由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具用完之后可以拆卸存放,或重新组装成新的夹具。由于组合夹具是由各种标准元件、部件组装而成,故具有组装迅速、周期短、能反复使用等特点,所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。若按夹具所适用的机床来分类,可分为车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具和其他机床夹具等类型。若按驱动夹具工作的力源来分类,还可以分为手动夹具,气动夹具,液压夹具,电磁和电动夹具等等。不顾一般多按夹具的使用特点和使用机床进行分类。夹具的种类虽然很多,但是他们的工作原理基本上相同,一般有如下几个组成部分。. 定位元件:是用来确定工件再夹具中的位置的元件,它包括元件或元件的组合。. 夹紧装置:这种装置包括夹紧元件或其组合及动力源。其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外力而破坏。. 确定夹具对机床相互位置的元件:此类的元件是为了用来确定夹具对机床工作台、导轨或主轴的相互位置。. 对刀导引元件:这类元件的共同作用是保证工件和刀具之间的正确加工位置。. 其他装置或元件:这类装置或元件主要有:为使工件在依次装夹中多次转位而加工不同位置上的表面所设置的分度装置,为了便于卸下工件而设置的顶出器;以及标准话了的连件元件等。(6)夹具体第2章 零件的分析2.1 零件的作用此零件与其它机械零部件相配,构成一个结合体,然后装于机器上,与其它零件配合工件,成为一个重要组成部分,此零件是机械中的一个关键零件。由于此零件承件伴随其它零件工作,又是机械中的支承件,因此它对于机器加工零件的同轴度、轴向压力、机件的磨损、及周围机件安装的准确性和零件的回转平稳度都有不可忽视的影响。2.2 零件的工艺分析以下是机械零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求: (1)孔与孔轴线的同轴度。(2)另一孔要求的加工尺寸精度(3)面的平面度为0.03。(4)孔轴线与平面及孔面的平行度为0.02。(6)孔具有圆柱度要求均为0.005其中圆跳动要求为0.01(7)孔重要面的粗糙度值均为3.2由上面分析可知,首先可以先加工面,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.3 零件的技术要求(1)平面的几何形状精度和表面粗糙度机械零件的装配基面、定位基面和剖分面一般是重要平面。它要求较高的几何形状精度和较低的表面粗糙度。直线度、平行度一般为0.010.03mm/100mm,表面粗糙度Ra为1.60.8m。(2)孔或者面的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度机械零件上孔或者面的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度如达不到要求,会使配合不好,降低机械工作时的精度。孔或者面的尺寸精度,几何形状精度一般为IT6IT7,表面粗糙度Ra为1.60.8m。(3)轴承孔和主要平面间的相互位置精度各孔或则面的公差一般为0.010.03,平行度为0.030.05mm/300mm,中心距公差为0.050.08mm;主要平面间的平行度、垂直度为0.050.1mm/300mm;孔轴线对端面的垂直度可根据孔直径、面的精度加以确定。第3章 工艺规程的分析3.1生产纲领和生产类型的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。N=Qn(1+a%)(1+b%) N零件的年产量Q产品年产量n每台产品中该零件的件数备品百分率废品百分率根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系,确定其生产类型。图2-1,为某产品上的一个零件。该产品年产量为5000台。设其备品率为25%,机械加工废品率为0.2%,每台产品中该零件的数量为1件,现制定该此零件零件的机械加工工艺规程。 图2-1 零件工件N=Qn(1+a%)(1+b%)=5000*1*(1+25%)(1+0.2%)=6262.5 件/年此零件零件的年产量为6262.5件,现已知该产品属于轻型机械,根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ,确定其生产类型为大量生产。3.2确定毛坯制造形式3.2.1 选择毛坯种类毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素:(1)设计图样规定的材料及机械性能;(2)零件的结构形状及外形尺寸;(3)零件制造经济性;(4)生产纲领;(5)现有的毛坯制造水平。由零件图可知零件材料为HT150,生产批量为大批大量,零件结构一般复杂,所以选择金属型浇铸,因为生产率很高,所以可以免去多次造型,工件尺寸较小,单边余量不大,需要结构细密,能承受较大的压力,所以选择铸件做毛坯。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3.2.2 毛坯形状的确定毛坯形状应力求接近成品形状,以减少机械加工余量。(1)铸件孔的最小尺寸,根据机械制造技术基础课程设计表2-7可查得,铸件孔的最小尺寸为1020mm。(2)铸件的最小壁厚。根据机械制造工艺设计简明手册表2.2-7查得,铸件的最小壁厚为4mm。(3)铸件的拔模斜度。铸件垂直于分型面上,需要铸造斜度,且各面的斜度数值应尽可能一致,以便于制造铸模。根据机械制造技术基础课程设计表2-8可得:斜度位置铸造方法金属性铸造外表面030内表面1(4)铸件圆角半径。铸件壁部连接处的转角应有铸造圆角。主要是为减少应力集中,防止冲砂、裂纹等缺陷。一般为邻壁厚度的1/31/5,中小铸件圆角半径为35mm。(5)铸件浇铸位置及分型面选择。铸件的重要加工面或主要工作面一般应处于底面或侧面,应避免气孔、砂眼、疏松、缩孔等缺陷出现在工作面上;大平面尽可能朝下或采用倾斜浇铸,避免夹砂或夹渣缺陷;铸件的薄壁部分放在下部或侧面,以免产生浇铸不足的情况。3.3 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定 3.3.1加工余量的确定在切削加工时,为了保证零件的加工质量,从某加工表面上所必须切除的一层金属层厚度成为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中,毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差,成为加工总余量,即某加工表面上切除的金属层总厚度。完成一道工序时,从某一表面上所必须切除的金属层厚度,称为该工序的工序余量,即上道工序的工序尺寸与本道工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面而言,加工余量是从直径上考虑的,故称为双边余量,但实际上所切除的金属层厚度是直径上的加工余量的一半。加工平面时,加工余量是非对称的单边余量,它等于实际所切除的金属层厚度。各工序的工序余量之和等于这一表面的加工总余量。任何加工方法加工之后的尺寸都有一定的误差,因而毛坯和各个工序尺寸都有公差,所以加工余量也就是变化的,因此加工余量可分为公称余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度等级选定,并按“入体原则”标主。即对于被包容面(如轴,键宽等),工序尺寸的公差带都取上偏差为零,即加工后的基本尺寸与最大极限尺寸相等;对于包容面(如孔,键槽宽等),工序尺寸公差带都取下偏差为零,即加工后的基本尺寸与最小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差,一般按对称偏差标住,毛坯尺寸公差可取对称偏差,也可取非对称偏差。加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余量不够,不能保证加工质量;总余量过大,不但增加机械加工的劳动量,而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。加工总余量的数值,一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛坯制造方法,总余量的大小又与生产类型有关,批量大,总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量的变化范围很大,半精加工和精加工的加工余量较小,所以,在一般情况下,加工总余量总是足够分配的。但是在个别余量分布极其不均匀的情况下,也可能发生毛坯上有缺陷的表面层都切不掉,甚至留下了毛坯表面。对于工序余量,目前一般采用经验估计的方法,或按照技术手册等资料推荐的数据为基础,并结合实际生产情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序(例如:磨削、研磨、金刚镗等)又以最合适的加工余量范围。加工余量过大,会使精加工工时过大,甚至不能达到精加工的目的(破坏了精度和表面质量);加工余量过小,会使工件的某些部位加工不出来。此外,精加工的工序余量不均匀,还会影响加工精度。所以,对于精加工工序余量的大小和均匀性都必须予以保证。3.3.2 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此,正确的确定工序尺寸及其公差,是制定工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已经确定的各个工序的加工余量及定位基准的转换来进行。确定工序尺寸一般的方法是,由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算,最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时,同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时,工序尺寸应用尺寸链解算。分析该零件图样,其工序基准与定位基准重合,故其工序尺寸只与各个加工工序的余量有关。具体的计算步骤如下:1)确定某一被加工表面各个加工工序的加工余量 由查表法确定各工序的加工余量;2)计算各工序尺寸的基本尺寸 从终加工工序开始,即从设计尺寸开始,到第一道加工工序,逐次加上(对被包容面)或减去(对包容面)每道加工工序的基本余量,便可得到各工序尺寸的基本尺寸(包括毛坯尺寸);3)确定各工序尺寸公差及其偏差 除终加工以外,根据各工序所采用的加工方法及其经济加工精度,确定各工序的工序尺寸公差(终加工工序的公差按设计要求确定),并按照“入体原则”标注工序尺寸公差。 3.4 基准面的选择3.4.1 粗基准的选择选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准,保证各加工面的余量足够并分配合理,由于粗基准是对毛坯进行第一次几下加工的定位基准,因此与毛坯的形状关系很大,则确定粗基准时应按:1.用零件非加工面为粗基准,可保证零件的加工面与非加工面的相互位置关系,且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。2.用零件的重要表面为粗基准,优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。3.应选则较大、形状简单、加工量大的表面为粗基准,使切削总量最少。4.应选毛坯精度高,余量小的表面为粗基准,易保证各加工表面的余量足够,分配合理。5.应选定位精度高,夹紧可靠的表面为粗基准。6.粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复使用。按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准,据零件图所示,故应选择轴承座上表面为粗基准,以此加工轴承底面。3.4.2 精基准的选择选择精基准的出发点是保证加工精度,特别是加工表面的相互位置精度的实现,以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下原则:基准重合原则:确定精基准时,应尽量用设计基准作为定位基准,易消除基准不重合误差,提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。1.统一基准原则:拟定工艺路线时,各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面,以保证各表面间的相互位置精度,并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数,降低了成本,提高了生产率。2.互为基准原则:可逐步提高两相关表面的位置精度。3.自为基准原则:可使加工余量均匀,保证加工面自身形状精度,而位置精度由前面的工序保证。同时,精基准选择时,一定要保证工件的夹、压稳定可靠,夹具结构简单及操作简便,由以上分析,考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,即以轴承座的下表面为精基准。3.5工艺过程设计中应考虑的主要问题3.5.1 加工方法选择的原则所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。所选加工方法能确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度要求。所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。加工方法要与生产类型相适应。所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。3.5.2 加工阶段的划分按照加工性质和作用的不同,工艺过程一般可划分为三个加工阶段:粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,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,粗糙度为。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。表面粗糙度为。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,表面粗糙度为。光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为,表面粗糙度为。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。3.5.3 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。3.5.4 加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序,热处理工序,以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则:见下表表1.2加工工序安排原则工序类别工序安排原则机械加工对于形状复杂、尺寸较大的毛坯,先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准按“先基准后其他”的顺序,首先加工精基准面在重要表面加工前应对精基准进行修正按“先主后次,先粗后精”的顺序对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工热处理退火与正火毛坯预备性热处理,应安排在机械加工之前进行时效为消除残余应力,对于尺寸大结构复杂的铸件,需在粗加工前、后各安排时效处理;对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理;对于精度高的铸件,在半精加工前、后各安排一次时效处理淬火淬火后工件硬度提高,应安排在精加工阶段的磨削加工前进行渗碳渗碳易产生变形,应安排在精加工前渗氮一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前辅助工序中间检验一般安排在粗加工全部结束之后,精加工之前;花费工时较多和重要工序的前后特种检验荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验,通常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹,则安排在加工前表面处理电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行3.6 工艺方案的制定铸铸造出毛坯170x149x100热处理毛坯退火处理铣粗,精铣左支架顶平面铣粗,精铣左支架底平面钻钻,扩,铰中心孔80钻钻左支架主视图左侧孔21铣粗,精铣左支架5mm宽槽位钻钻左支架俯视图孔4-13钻钻,扩,铰左支架俯视图孔2-10销孔钻钻左支架俯视图孔4-20钻钻左支架主视图左侧孔43钳去毛刺终检入库3.7 切削用量的计算工序一 铸造。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:锻造工序二 热处理。工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:退火处理(释放应力,增加材料延展性和韧性)。工序三 粗,精铣左支架顶平面。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗,精铣左支架顶平面机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.7mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf80m/min(,n=250r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf150m/min(,n=450r/min工序四 粗,精铣左支架底平面。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:粗,精铣左支架底平面机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.7mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf80m/min(,n=250r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf150m/min(,n=450r/min工序五 钻,扩,铰中心孔80。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻,扩,铰中心孔80机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.3m/min(,n=13r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=15r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=17r/min工序六 钻左支架主视图左侧孔21。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻左支架主视图左侧孔21机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量1)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.3m/min(,n=13r/min工序七 铣左支架5mm宽槽位。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:铣左支架5mm宽槽位机床:X52k。刀具:硬质合金端铣刀。根据切削用量简明手册(后简称切削手册)。选择刀具前角o18后角o10,主偏角Kr=60,副偏角Kr=82. 切削用量1)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.7mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf80m/min(,n=250r/min工序八 钻左支架俯视图孔4-13。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻左支架俯视图孔4-13机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量1)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.3m/min(,n=13r/min工序九 钻,扩,铰左支架俯视图孔2-10销孔。1. 加工条件工件材料:HT200,b=0.16GPa HB=200241。加工要求:钻,扩,铰左支架俯视图孔2-10销孔机床:Z525。刀具:麻花钻,扩孔刀,铰刀2. 切削用量工步11)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=1.1mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.75mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.3m/min(,n=13r/min工步21)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.5mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.4m/min(,n=15r/min工步31)切削深度因为切削量较小,故可以选择ap=0.2mm,一次走刀即可完成所需长度。2)进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.8mm/z。选较小量f=0.2mm。3)查后刀面最大磨损及寿命查机械切削用量手册表8,寿命T=180min计算切削速度和主轴转速计算切削速度按切削手册表14,查得Vf1.5m/min(,n=17r/min第4章 夹具设计4.1 概论在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。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。机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导引元件、连接元件、夹具体、其他装置或元件组成。定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分。(A)夹具的类型按夹具的应用范围分类有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具等;按夹具上的动力源分类有手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具等。机床夹具的主要作用为:易于保证加工精度,并使一批工件的加工精度稳定;缩短辅助时间,提高劳动生产率,降低生产成本;减轻工人操作强度,降低对工人的技术要求;扩大机床的工艺范围,实现一机多能;减少生产准备时间,缩短新产品试制周期。(B)夹具的组成夹紧是工件装夹过程的重要组成部分。工件定位以后,必须通过一定得机构产生夹紧力把它固定,使工件保持准确的定位位置,以保证在加工过程中,在切削力,惯性力以及重力等外力作用下产生位移或震动。这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。夹紧装置一般由力源装置和夹紧机构(包括中间传力机构和夹紧元件)等组成。(C)夹具设计的基本要求(1)夹紧过程可靠;(2)夹紧力大小适当;(3)结构性好;(4)使用性好。(D)基本夹具机构螺旋夹紧机构:采用螺旋直接夹紧,或者采用螺旋与其它元件组合实现夹具工件的机构。螺旋夹紧机构具有结构简单,增力大和自锁性好等特点,很适用于手动夹紧。它的主要缺点是夹紧动作慢,所以在机动夹紧机构中应用较少。偏心夹紧机构:利用偏心轮的扩力和自锁性能来实现夹紧作用的机构。它具有夹紧动作迅速,操作方便的特点。但它的夹紧行程较小,扩力也远比螺旋夹紧机构小,所以多用于没有振动或振动很小而所需夹紧力不大的场合。1.机床夹具的结构特点机械加工过程不是连续切削,切削用量和切削力都较大,而且切削力的大小和方向都是变化的,因此,切削过程中容易产生震动。所以,在设计铣床夹具时,要特别注意工件在夹具上定位的稳定性和夹紧的可靠性。整个夹具要有足够的刚性。为此,在设计和布置定位元件时,应尽量是支撑面大些,定位元件的两个支撑之间要尽量远些。在设计夹紧位置时,为防止工件在加个过程中因振动而松动,夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁能力。为了提高铣床夹具的刚性,在确保夹具具有足够的排泄空间的前提下,要尽量降低夹具的高度;注意施力方向和作用点的位置。2.定位键设计定位键装在夹具体的底部,一般都用两个,而且相聚尽量远些,个别小型夹具也可用一个长健。通过与铣床工作台的T型槽相配合,是夹具上的定位元件的工作表面相对铣床工作台的进给方向具有正确的位置关系。3.对刀装置设计对刀装置是用来调整和确定铣刀相对夹具位置的。为了防止对刀时碰上切削任何对刀块,一般在刀具和对刀之间塞一规定的塞尺,根据接触的松紧程度来确定刀具的最终位置。4.2 铣夹具4.2.1 工件预加工内容1.该工件其他部位都已经加工完毕,工件所待加工的部位为铣宽5mm槽位;零件的形状、尺寸及其位置如零件图2-1所示。2.零件生产批量5000件,属中小批量生产。4.2.2 定位方案在进行前后端面铣加工工序时,底面已经精铣,孔已经加工出。在加工左支架工件时,往往采用一平面及与该平面垂直的两孔为定位基准。因此工件选用底面与孔作为定位基面。选择底面作为定位基面限制了工件的三个自由度,而孔作为定位基面,分别限制了工件的一个和两个自由度。即孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面和孔定位。工件以一面孔定位时,夹具上的定位元件是。4.3.1 夹紧方案根据任务书要求,铣槽时要保证加工尺寸,现设计夹具方案有:方案一:采用压板用螺栓联接,利用汽缸夹紧,这种夹紧方式夹紧力可靠,辅助时间短,工人劳动强度小,但是成本高。方案二:采用压板,用螺栓、螺母联接,利用手动夹紧,这种夹紧方式夹紧力小,但成本低。本次设计零件为大批量生产,要求成本低,且在加工过程中夹紧力要求不高,因此夹具夹紧方案选用方案二,利用螺栓、螺母手动夹紧。压板选择为直压板,加工两个零件时,为了防止两工件在长度尺寸上的误差,而导致直压板不能完全压住两工件,这样就能消除两工件的尺寸误差。4.3.1 导向对刀和定位键元件设计为了调整和确定夹具相对于机床的位置及工件相对于刀具的位置,铣床夹具应设置对刀装置。对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上,其位置应便于使用塞尺对刀,不妨碍工件装卸。对刀时,在刀具与对刀块之间加一塞尺,避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种,其厚度和直径为35mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化(设计时可查阅相关手册),使用时,夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示: 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=16mm 定向键的结构尺寸如下: BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D16-0.012-0.03525104124.516+0.01954.3.3 切削力和夹紧力计算铣刀每一次切削都产生切削力,包括切向力(主切削力)、背向力(径向力)和进给力(轴向力)。当左右切削刃对称时,背向力抵消,最终对铣刀产生影响的是进给力与切削扭矩。铣时轴向力计算公式为:刀具:硬质合金端铣刀 由机械制造工艺与机床夹具毕业设计指导表3-7中铣时轴向力:其中安全系数 K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.0 K3刀具钝化系数 1.10 K4为切削特点系数(断续切削)1.0可知,铣时的主要切削力为铣刀的切削方向,即垂直于定位基准面,在一侧只需要采用块对中,而中间的孔用压板配合M12的螺栓螺母压紧后本夹具即可安全工作。由于块是通过螺杆连接在工作台上的,因此块只起到定位对中的作用,不受力的作用,也不提供夹紧力。而夹紧力由螺杆套在一起的提供。夹紧力的计算:螺钉的夹紧力 计=23442.15=6884.3N弹簧的夹紧力计K为安全系数,一般取K=1.53查机械制造技术基础毕业设计指导教程F计=32.7N计=2.032.7=65.4N4.3.4误差分析计算该夹具以平面定位,要求保证孔轴线与面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。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工序公差。孔轴线与侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定,由参考文献15互换性与技术测量表可知:取(中等级)即 :尺寸偏差为由16机床夹具设计手册可得:、定位误差(两个垂直平面定位):当时;侧面定位支承离底平面距离为,侧面高度为;且满足;则: 夹紧误差 ,由式(2.11)有: 其中接触变形位移值: 式(2.16)、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。4.3.5 装配图结论与展望历经几个月的设计终于圆满结束了。回忆这段日子,用一句话可以表达它痛并快乐着。忘不了在教学楼度过的日子。遇到困难的做不出来的时候真的是很痛苦,而当做了很久终于做出来的时候又有一种成就感。其中的艰辛和满足只有亲自经历了才能体验到,从刚拿到题目的迷茫,到设计过程中一点点的明了,再到迷茫,再到最终的结果,确实让自己学到了许多东西,不光是对专业知识的复习和巩固,更重要的是在这个设计过程中让自己学会了面对困难时不要退缩的精神,很多问题只要再坚持一点点就可以解决的。设计中体现了我们学机械缜密的思维,考虑问题的周到性。当然在本次设计中也找到了自己的不足,很多以前学过的专业知识都感到很陌生了,不得不再去补习,效率也不怎么高。设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用;更是在学完大学几年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次设计涉及到的知识面很广,涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识,同时还联系到了生产实习中的一些经验,应用到的知识广、全面。这次设计虽然只有几个月时间,但在这几个月时间中使我对这次设计有了很深的体会。具体如下:1.培养了我查阅相关手册、标准、图表等技术资料的能力。2.使我对以前所学的知识进行了一次巩固与复习。特别是在识图、手工绘图、计算机绘图、运算等方面使我有了更深的理解。3.这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等。4.培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识。5.对自己独立思考能力和创新能力是更进一步的锻炼与提高。6.再次体会到理论与实践相结合时,理论与实践也存在差异。7.随着社会的快速发展,制造业的不断更新,制造能力和质量的飞速发展与更加高精、高速、高能。而对与一个走机械制造专业方向的人来说,社会对他们的要求已愈来愈高,搞工艺不但要会搞工艺,更要能搞设计、搞开发、搞创新,懂得材料、设备、控制所以,搞自己的专业,要在自己专业的道路上搞出成就,就应该时时充实自己,更新自己,增加自己的专业知识及其它综合能力;更新自己的思维方式和思想观念。更加明确自己的人生观,价值观,世界观。力争将自己培养成有志向、有道德、懂科学、爱国家,能适应不同社会环境的优秀社会主义青年。回顾起此次设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到定稿,从理论到实践,在整整几个月的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以
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