活塞杆零件图的机械加工工艺规程及夹具设计(含CAD图纸和说明书及工序卡工艺卡)
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机械制造技术课程设计任务书班级_ 姓名 学号 指导教师_ 课题名称设计时间起始时间 完成时间 原始技术条件1、零件图样,每台设备零件的数量件。2、生产类型为大批生产3、毛坯为外协件。生产条件根据需要确定,由机加班负责生产。设计工作量1、绘制零件图1张。2、绘制毛坯图1张。3、编制机械加工工艺规程卡片(工艺过程卡片和工序卡片)1套。4、绘制指定的具体工序的夹具装配总图和本套夹具中的主要零件图12张。5、撰写设计说明书1份。参考资料1.机械制造技术基础教材 2机械制造技术基础课程设计教材3机械制造工艺手册手册 4.其他相关书籍工作进度1、零件图的工艺分析及绘制、毛坯的选择及毛坯图的绘制。 1.5天2、选择定位基准、选择各表面的加工方法和加工方案、安排 1.5天加工顺序,划分加工阶段、制订工艺路线、选择机床及工艺装备。 3、加工余量及工序间尺寸与公差的确定、切削用量和时间 2天定额的确定、填写机械加工工艺过程卡和工序卡。 4、确定夹具设计方案,绘制结构原理示意图; 4天 5、计算夹紧力;绘制夹具装配图和零件图。 4天6、编写整理设计说明书 2天教研室意见课程设计 活塞杆零件的工艺规程及工装夹具设计Piston rod parts process and fixture design班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 导师单位 论文提交日期 机械设计制造及其自动化专业机械制造技术课程设计任务书班级_ 姓名 学号 指导教师_ 课题名称设计时间起始时间 完成时间 原始技术条件1、零件图样,每台设备零件的数量件。2、生产类型为大批生产3、毛坯为外协件。生产条件根据需要确定,由机加班负责生产。设计工作量1、绘制零件图1张。2、绘制毛坯图1张。3、编制机械加工工艺规程卡片(工艺过程卡片和工序卡片)1套。4、绘制指定的具体工序的夹具装配总图和本套夹具中的主要零件图12张。5、撰写设计说明书1份。参考资料1.机械制造技术基础教材 2机械制造技术基础课程设计教材3机械制造工艺手册手册 4.其他相关书籍工作进度1、零件图的工艺分析及绘制、毛坯的选择及毛坯图的绘制。 1.5天2、选择定位基准、选择各表面的加工方法和加工方案、安排 1.5天加工顺序,划分加工阶段、制订工艺路线、选择机床及工艺装备。 3、加工余量及工序间尺寸与公差的确定、切削用量和时间 2天定额的确定、填写机械加工工艺过程卡和工序卡。 4、确定夹具设计方案,绘制结构原理示意图; 4天 5、计算夹紧力;绘制夹具装配图和零件图。 4天6、编写整理设计说明书 2天教研室意见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。活塞杆加工工艺规程及其车右端M392-6g的工装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。AbstractThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.Piston rod processing procedure and the car right side M39 2-6g fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved. Keyword: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.4目录第1章 绪论1第2章 零件的工艺分析22.1 零件的工艺分析22.2 确定毛坯的制造形式2第3章 拟定圆盘的工艺路线 43.1 定位基准的选择4 3.1.1 精基准的选择 43.1.2粗基准的选择 43.2 加工路线的拟定5第4章 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6第5章 确定切削用量及基本工时75.1 工序03粗车、半精车50外圆面75.2 工序04粗车、半精车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度及宽5的退刀槽 8 5.3 工序05粗车、半精车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度及宽7的退刀槽 105.4 工序06磨50外圆面及1:20斜度 115.5 工序08车右端M392-6g螺纹12 5.6 工序09车左端M392-6g螺纹13第6章 工装夹具设计146.1 问题的提出 146.2 定位基准的选择146.3 定位元件的设计14 6. 4 切削力及夹紧力的计算 146.5 定位误差分析 146.6 平衡块的计算 166.7 工装夹具设计及操作简要说明17结 论 19致 谢 20参考文献 21第1章 绪论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。活塞杆的加工工艺规程及其其车右端M392-6g的工装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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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 零件工艺的分析2.1 零件的工艺分析零件共有七组加工表面,现分述如下:1 50外圆面2 右端M39外圆面和其端面、1:20斜度及宽5的退刀槽3-5.8孔及3-10孔3 左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度及宽7的退刀槽4 六角螺栓l=45.73,s=415 50外圆面及1:20斜度6 右端M392-6g螺纹7 左端M392-6g螺纹2.2 确定毛坯的制造形式38CrMoAl有高的表面硬度38CrMoAl圆钢,38CrMoAl合结钢,38CrMoAl钢材,耐磨性及疲劳强度,并具有良好的耐热性及腐蚀性,淬透性不高。用于制作高耐磨性、高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精度高的氮化零件,如仿模、气缸套、齿轮、高压阀门、镗杆、蜗杆、磨床主轴等。但尺寸较大的零件不宜采用。 38crmoal是高级氮化钢,主要用于具有高耐磨性.高疲劳强度和相当大的强度。热处理后尺寸精确的氮化零件,或各种受冲击负荷不大而耐磨性高的氮化零件,如镗杆、磨床主轴、自动车床主轴、蜗杆、精密丝杆、精密齿轮、高压阀门、阀杆、量规、样板、滚子、仿模、气缸体、压缩机活塞杆,汽轮机上的调速器、转动套、固定套,橡胶及塑料挤压机上的各种耐磨件等。轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。第3章 拟定圆盘加工的工艺路线3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后确定粗基准。3.1.1 精基准的选择根据大批大量生产的活塞杆轴类零件,通常以外圆面为精基准,活塞杆以50外圆面为定位精基准,对应的定位元件为V型块,另外用一挡销与一端面配合,限制一自由度,夹紧则是由铰链压板组成。3.1.2 粗 基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 根据粗基准的选择原则,要以非加工表面为粗基准,且粗基准只能使用一次,对本工件来说选择M39的外圆面为定位粗基准是非常合理的。3.2 加工路线的拟定工序号工序名称工 序 内 容工艺装备01备料锻件02热处理淬火加氧化03车粗车、半精车50外圆面CA614004车粗车、半精车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度及宽5的退刀槽CA614005车粗车、半精车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度及宽7的退刀槽Z302506冷挤压冷挤压模具(成形六角螺栓)JB23-6307磨磨50外圆面及1:20斜度M142008车车右端M392-6g螺纹CA614009车车左端M392-6g螺纹CA614010去毛刺去毛刺、清洗钳工台11检检验至图纸要求12入库入库 第4章 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定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,工序尺寸及毛坯的尺寸如下: 零件材料属于灰铸铁,采用金属摸机器造型,根据机械制造工艺设计简明手册(以下简称工艺手册)查表2.2-3,知其公差等级CT79级根据工艺手册表2.2-4,知工件机械加工余量Z=3.01、50外圆面,表面粗糙度为Ra0.4um,根据工艺手册,表2.34,零件全长1090大于1000,轴径50位于3050之间,单边总余量Z=3.0mm粗车 单边余量Z=2.0mm半精车 单边余量Z=0.8mm磨削 单边余量Z=0.2 mm2、2-M39外圆面,表面粗糙度为Ra3.2um,根据工艺手册,单边总余量Z=3.0mm,根据工艺手册,表2.34,零件全长100,位于小于等于100区间,轴径39位于3050之间,单边总余量Z=3.0mm粗车 单边余量Z=2.0mm半精车 单边余量Z=1.0mm3、2-M39端面,表面粗糙度分别为Ra3.2um,根据工艺手册,表2.35,零件全长100位于50120之间,轴径39,位于3050区间,单边总余量Z=3.0mm粗车 单边余量Z=2.4mm半精车 单边余量Z=0.6mm4、因其他的加工表面的半径值变化不大,故采用阶梯轴锻件,4596,56937,4563第5章 确定切削用量及基本工时5.1 工序03粗车、半精车50外圆面工步一:粗车50外圆面工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:粗车50外圆面刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=2.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1439475/1000=74.6m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(937+3+2.0)/(4750.16)=12.395min。工步二:半精车50外圆面工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:半精车50外圆面刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=0.8mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1450475/1000=74.6m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(937+3+0.8)/(4750.16)=12.379min。5.2工序04:粗车、半精车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度及宽5的退刀槽工步一:粗车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:粗车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=2.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1439475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=58.2m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(120+3+2.0)/(4750.16)=1.645min。工步二:半精车右端M39外圆面和其端面、1:20斜度工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:半精车右端M39外圆面、1:20斜度刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1450475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(120+3+1.0)/(4750.16)=1.632min。工步三:车宽5的退刀槽工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:车宽5的退刀槽刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.5mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1436475/1000=53.7m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(5+1.5)/(4750.16)=0.086min。5.3工序05:粗车、半精车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度及宽7的退刀槽工步一:粗车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:粗车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=2.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1439475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=58.2m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(201.51+3+2.0)/(4750.16)=2.717min。工步二:半精车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:半精车左端M39外圆面和其端面、宽10的斜度刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1450475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(201.51+3+1.0)/(4750.16)=2.704min。工步三:车宽7的退刀槽工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:车宽7的退刀槽刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.5mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1436475/1000=53.7m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=74.6m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(7+1.5)/(4750.16)=0.112min。5.4工序07:磨50外圆面及1:20斜度工件材料:38CrMoAlA加工要求:磨50外圆面及1:20斜度 机床:M1420 刀具:砂轮 量具:千分尺(1) 选择砂轮见工艺手册表4.82到表4.88,则结果为 WA46KV6P35040127其含义为:砂轮磨料为白刚玉,粒度为46号,硬度为中软1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为35040127(DBd)(2) 切削用量的选择 砂轮转速为N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s 轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程) 工件速度Vw =10m/min 径向进给量fr =0.015mm/双行程(3) 切削工时 工艺手册式中L加工长度,L=(770+60)=830mm Zb单面加工余量,Zb =0.2mm K系数,1.10 V工作台移动速度(m/min) fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量(mm) fr工作台往返一次砂轮径向进给量(mm) 5.5工序08:车右端M392-6g螺纹工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:车右端M392-6g螺纹刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1439475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=58.2m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(55+3+1.0)/(4750.16)=0.776min。5.6工序09:车左端M392-6g螺纹工件材料:38CrMoAlA 硬度6265HRC 锻造加工要求:车左端M392-6g螺纹刀具:采用刀片的材料为YT15,刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm1) 车削深度,选择ap=1.0mm。2)机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4) 计算切削速度 按切削手册,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数,选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.1439475/1000=58.2m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=58.2m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ Vf=(93+3+1.0)/(4750.16)=1.276min。第6章 工装夹具设计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。由指导老师的分配,决定设计第08道工序加工右端M392-6g螺纹的车床专用夹具设计。6.1 问题的提出 本夹具主要用于加工右端M392-6g螺纹,因为右端M392-6g螺纹中心线与基准A的同轴度公差为0.05,设计工装夹具时要考虑在内。6.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。因右端M392-6g螺纹中心线与基准A的同轴度公差为0.05,故采用50外圆面及左端M39端面作为定位基准。6.3定位元件的设计本工序选用的50外圆面及左端M39端面作为定位基准,对应的定位元件为V型块与挡销。本套设计工件相对较长,采用三个固定V型块,与工件50外圆面配合,共限制四个自由度,挡销与左端M39端面配合,限制一个自由度,并套设计为欠定义,由加工的内容知,是允许的。6.4切削力及夹紧力计算 (1)刀具: 采用螺纹车刀 机床: CA6140卧式车床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中: 修正系数 z=24 代入上式,可得 F=889.4N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中:为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉: 公称直径d=18mm,材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限: 极限应力幅:许用应力幅:螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,6.5 定位误差分析一批工件在卡具中定位时,各个工件所占据的位置不完全一致,因此使加工后,各工件加工尺寸的不一致,而形成误差,即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个,一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知,T=0.28mm, Td=0.25mm,。已知孔的形状公差为0.28,根据经验公式,易知此结果符合。6.6 平衡块的计算平衡块的计算对移动式结构不对称的车床夹具,设计时应采取平衡措施,以减少由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。离心力Fj的计算公式为 Fj=0.01mjR(nn)式中 mj-工件和夹具不平衡部分的合成质量(kg); R-工件和夹具不平衡部分的合成质量中心至回转中心的距离(m); n-主轴转速(r/min)。由离心力引起的力矩Mj为 Mj=FjL平衡块引起的离心力Fp(N)为 Fp=0.01mpr(nn) 式中 mp-平衡块的质量 r-平衡块中心至回转中心的距离(m)由Fp引起的力矩Mp为 Mp= Fpl在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下,满足平衡关系式 Mp=Mj即 0.01mjR(nn)L=0.01mpr(nn)l化简后得 Mp=mjRL/rl 为了弥补估算法的误差,平衡块上应开有环形槽或径向槽,以便夹具装配时调整其位置。 长宽高=体积 体积密度=质量Mj=(0.230.110.1)71000+(0.0680.0980.10671000) =17.71+4.944688 =22.6kgmp=mjRL/rl=22.67255/10212.5=70.36kg6.7夹具设计及操作简要说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为车床夹具选择两铰链压板的夹紧机构。本工序为车切削余量小,切削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。车夹具装配图如下夹具体附图如下结论设计即将结束了,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,为我们踏入设计打下了好的基础。课程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。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院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。致谢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,特别是每次都放下他的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,他严肃的科学态度,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,他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,他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, 邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京: 机械工业出版社 2004,8 2, 赵志修 主编 机械制造工艺学 北京: 机械工业出版社 1984,23, 孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京:冶金工业出版社 2002,12 4, 李洪 主编 机械加工工艺手册 北京: 北京出版社 1990,125, 邓文英 主编 金属工艺学 北京: 高等教育出版社 20006, 黄茂林 主编 机械原理 重庆: 重庆大学出版社 2002,77, 丘宣怀 主编 机械设计 北京: 高等教育出版社 19978, 储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆: 重庆大学出版社 1997,129, 廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京: 中国计量出版社 2000,110,乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京: 机械工业出版社 1992,1211,李庆寿 主编 机床夹具设计 北京: 机械工业出版社 1983,412,陶济贤 主编 机床夹具设计 北京: 机械工业出版社 1986,413, 机床夹具结构图册 贵州:贵州人民出版社 1983,714,龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西:陕西科技出版社,1981,715,李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江: 哈儿滨工业大学出版社 1984, 716, 周永强等 主编 高等学校毕业设计指导 北京: 中国建材工业出版社 2002,1221夹具定位规划中完整性评估和修订CAM实验室,机械工程学系,伍斯特理工学院研究院,100路,伍斯特,硕士01609,美国2004年9月14日收稿;2004年11月9日修订;2004年11月10日发表摘 要几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而,如何分析和修改在实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中,提出了一种方法来描述在限制约束下的重点夹具系统的几何约束状态。一种限制约束下状态,如果它存在,可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的所有限制约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划,并为修订提供指引,以最终实现确定性的定位。 关键词:夹具设计;几何约束;确定性定位;限制约束;过约束1.介绍夹具是用于制造工业进行工件牢固定位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步,夹具设计需要,以确保定位精度和三维工件的精度。 3-2-1原则,在一般情况下,是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 V型块和销孔定位原则也常用。一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是,必须提供工件确定的位置。这种观点指出,定位计划生产的确定位置,工件不能移动,而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一,许多研究人员关于几何约束状态的研究表明,工件在任何定位计划分为以下三个类别:1、良好的约束(确定性):工件在一个独特的位置进行配合,工件表面与6个定位器取得联系。 2、限制约束:不完全约束工件的自由度。 3、过约束:工件自由度超过6定位的制约。 在1985年,浅田1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程,基于分析形成了调研后,确定定位。周等2在1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等3考虑定位工件的接触的影响,而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵,并指出,两个接触的机构不应该有平等的,但在接触点曲率相反。卡尔森4认为,可能没有足够的应用,如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似的非小线性。他提出一个二阶泰勒展开,其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉5应用周对3-2-1的位置拟订,制定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究很少注意非确定性分析的位置。在浅田的拟定方案中,他们假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置q*,而应放置工件表面和分片,可微函数是gi(见图1)。 表面函数定义为:gi(q*)=0是确定的,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。gi(q)=0,i=1,2,.,n (1)其中n是定位器的位置与方向,代表了工件的定位和方向。只有考虑到目标位置q*附近在处:浅田表明 (2) hi是几何函数的雅可比矩阵,矩阵式所示(3)。确定定位如果雅可比矩阵满秩,可满足要求。 (2)只有q=q*一个解决办法 (3)在1个3-2-1定位计划中,一个约束方程的雅可比矩阵的满秩的约束状态如表1所示。如果定位是小于6,工件是限制约束的,即存在至少有一个工件自由定位议案不受限制的。如果矩阵满秩,但定位大于6定位,工件是过约束,这表明存在至少一个定位等;而几何约束工件被删除不影响的状态。找出一个模型除了3-2-1,可以建立基准框架提取等效的定位点。胡等6已经发展出一种系统的方法,对这个用途。因此,这则能适用于所有的定位方案。图1 .夹具系统模型。表1 等级 数量的定位 地位 6 Over-constrained康等7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们的CAFDV系统可以计算出雅可比矩阵和它的排名来确定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。熊等人8提出的等级检查方法的定位矩阵WL(见附件)。他们还介绍了左/右边的定位矩阵广义逆理论,分析了工件的几何误差。结果表明,定位及发展方向误差X和位置误差r的工件定位相关如下: Under-constrained:X=WLr, (4)Well-constrained :X=(WTLWL)-1WLTr, (5)Over-constrained:X=WLT(WTLWL)-1r+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL), (6)是任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标,评价定位配置,其次是通过约束非线性规划的优化。然而,他们的研究分析,不涉及非确定性定位的修订。目前,还没有就如何处理与提供确定的位置的夹具设计系统的研究。 2.定位完整性评价如果不确定性的位置达到夹具系统设计的要求,设计师知道约束状态是什么,以如何改善设计是非常重要的条件。如果夹具系统是过度约束,是理想定位需要的不必要的信息。而下约束时,所有有关知识约束工件的议案,可以引导设计师选择额外的定位或使得修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。在本文中,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态(见附件为获得的定位矩阵)。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位WL:如图3所示,在给定的定位器数量n,定位法向量ai,bi,ci和定位的位置xi,yi,zi每一个定位器,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下: (7)当等级(WL)=6,n=6时,是工件良好约束。 当等级(WL)=6,n6时;是工件过约束。这意味着(n-6)有不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制(n-6)定位器。这种状态的数学表示方法,那就是(n-6)在定位向量矩阵,可表示为线性组合的其他六行向量。 图2 几何约束状态描述 图3一个简化的定位方案。定位方案,提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位:1、找到所有的(n-6)组合定位的。2、为每个组合,从(n-6)定位器确定定位方案。3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。4、如果等级不变,被删除的(n-6)定位器是负责过约束状态。这种方法可能会产生多种解决方案,并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除以最佳定位性能。 当等级(WL)6,工件的限制约束。参考文献1 Asada H, By AB.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 IEEE J机器人autom1985; RA-1:86-93。2 zhou YC,Chandru V,Barash MM。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反ASME J英工业1989;111:299-306。3 Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 J制造业科学与工程2003;125:316-24。4 Carlson JS。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析“。 ASME J制造业2001年科学与工程;123(3):462-72。5 Marin R, Ferreira P.确定性3-2-1定位计划的运动学分析和综合加工装置。 ASME J制造业科学与工程2001年;123:708-19。6 Hu W.设置规划和公差分析。博士论文中,伍斯特理工学院;2001年。7 Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.计算机辅助夹具设计验证。大会Autom2002;22:350-9。8 Rong KY, Huang SH, Hou Z.先进的计算机辅助夹具设计。波士顿:爱思唯尔;2005年。
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