磨床箱体工艺及夹具设计-镗孔夹具【含8张CAD图纸】
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湖南文理学院芙蓉学院本科生毕业设计开题报告书题 目 磨床箱体工艺 及夹具设计 学生姓名 马林 学 号 11130121 专业班级 机自1101 指导老师 杨继荣 2014年10月28日论文(设计)题目磨床箱体及夹具设计一、课题目的、意义及相关研究动态:本次毕业设计的主要任务是磨床箱体工艺及夹具设计,此待加工零件是一个较为复杂的机械零件,其工艺规程设计及工艺装备设计需要学生熟悉零件基本的生产工艺流程,绘制零件图,并根据批量生产要求对其进行结构和工艺分析后拟订详细的工艺规程,确定夹具结构和主要零部件。为了搞好本次毕业设计,我在图书馆查阅了一系列的国家标准和有关文献。对典型零件的工艺规程设计及其工艺装备设计有了更深刻的了解。这次设计是对我四年所学专业知识的一次综合检查。通过此次设计,能够使我更熟练的运用大学四年所学到的知识以及在生产实习中学到的实践知识,正确的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,保证零件的加工质量,提高结构设计能力,通过夹具设计,学会拟定夹具设计方案,设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具,提高结构设计能力,并能熟练运用有关手册、规则、图表等技术资料,进一步提高我们的识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。通过完成毕业设计,全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识,并运用所学知识解决实际设计问题,提高分析问题、解决问题的能力。掌握各种手册、文献资料在工艺工装设计的应用方法。通过文献检索、英文翻译,提高学生运用计算机和英语的能力,提高学生的综合素质。机械制造业是一个国家的支柱产业,是反映一个国家经济实力的重要标志,是为国家创造财富的重要产业。先进的制造技术能使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。我国现在已经是制造大国,要想成为制造强国,还有很长的路要走。目前在尖端设备的制造、大型装备的制造方面我国还是主要依靠进口。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具,而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平,主要取决于机械制造装备的先进程度。 二、课题的主要内容、创新之处: 在此次设计中,我对磨床溜板箱工艺及夹具进行工艺分析,提出几种可能的机械加工工艺方案,经过分析论证后确定适合于给定生产条件的最佳方案后拟定其详细的工艺规程,确定各工序尺寸、工序加工余量、加工工时等,选择其加工设备,设计指定的夹具。 具体计划如下: 第一部分:待加工零件图的绘制; 第二部分:零件工艺性分析; 第三部分:加工路线的拟订; 第四部分:确定详细工艺规程; 第五部分:确定工序尺寸、工序加工余量、加工工时等; 第六部分:确定切削用量、时间定额,核定功率; 第七部分:设计零件车用和铣用夹具; 第八部分:绘制夹具总装配图和夹具零件图; 第九部分:撰写设计说明书。 第十部分:翻译本专业外文书刊资料一篇,中文字30005000字,并随有原文。三、研究方法、设计方案: 磨床溜板箱是一个较为复杂的机械零件,轮廓尺寸较大,形状相对较复杂,该零件的材料为HT150,属于中强度铸铁件,铸造性能好,工艺简单,铸造应力小,有一定机械强度和良好的减震性,故该箱体零件选用铸造,并进行时效处理,在加工中,选用右侧面作为粗基准面,选用35和32孔的轴线作为精基准,直径大于30mm的孔可以铸造出来再加工,由于加工精度要求较高,所以选用镗床进行加工。具体工艺如下: 工序序号 工序内容05 铸造10 时效处理15 涂漆20 粗铣各端面25 精铣端面30 粗镗、精镗32,35孔35 粗镗、精镗B、D端面32孔40 粗镗、精镗A端面25孔45 粗镗、精镗A端面26孔50 粗镗、精镗A端面18孔55 钻、铰8孔60 钻5孔65 钻11孔70 锪10孔75 锪17孔80 钻孔85 加工各尺寸螺纹(攻丝)90 锪各尺寸沉孔95 刮低D面100 热处理105 去毛刺110 清洗115 检验夹具设计方案: 设计磨床箱体夹具时,首先应考虑满足加工要求。本次设计夹具选择35号工序加工32通孔。在此次加工工序中要求一次性加工多个孔,并且孔的精度要求较高,镗床多用于加工较长的通孔,大直径台阶孔,大型箱体零件上不同位置的孔等。并且镗床的刀盘和镗杆刚性较高,因此加工出的孔的直线度,圆柱度和位置度等都很高。为保证加工精度,所以本次加工选择镗床加工,在设计夹具的过程中,选用正确的夹紧机构是必要的,夹紧机构分为斜槭夹紧机构、 螺旋夹紧机构、压板夹紧机构、定心夹紧机构和铰链夹紧机构。在这里我选用的是压板夹紧机构。本次设计夹具选择35号工序加工32通孔,按六点定位规则,选用A面C面为定位基准,A面作为底面用三个支撑钉来限制三个自由度,右端面设置一个挡板限制两个自由度,上端面限制一个自由度,总共限制六个自由度,属于完全定位,本次设计采用的定位元件有固定支撑钉、固定支撑板、压板,可满足加工要求。四、完成期限和预期进度: 2015年3月2日起到2015年5月22日止,共计12周。 (1)毕业设计课题调研阶段:(第12周,15.3.2.3.15):课题调研及文献检索、完成英文翻译。 (2)毕业设计开题报告阶段:(第34周,15.3.16.3.29):完成开题报告。 (3)毕业设计主要工作阶段:(第512周,15.3.305.22): 完成系统的总体方案结构设计。(第56周) 工艺分析及夹具设计。(第79周) 详细设计。(第10周) 完成设计说明书的撰写工作。(第1112周) (4)毕业设计答辩阶段:(第1315周,13.5.256.12)主要参考资料:1 Haffman E GJig and Fixture DesignAmerica,VNR CO,19982 倪小丹,杨继荣 .机械制造技术基础M. 北京 :清华大学出版社, 2007 3 杨叔子.机械加工工艺师手册M. 北京 :机械工业出版社 , 20024 王先逵 .机械制造工艺学M. 北京 :机械工业出版社, 2001 5 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京: 机械工业出版社, 19996 杨继荣,肖伟跃,车晓毅.现代制造工艺理论与方法M .湖南文理学院出版(湘常新出准字(2006)第044号7 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社, 20018 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京:机械工业出版社, 20019 贾沛泰,高长庆.国内外常用金属材料手册M.南京:江苏科学技术出版社,199910 李庆寿.机床夹具设计M. 北京: 机械工业出版社 , 1984指导教师意见: 签名: 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时 间年 月 日地 点与会人员姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)会议记录摘要:会议主持人:记 录 人:年 月 日系工作小组意见负责人签名: 年 月 日湖南文理学院芙蓉学院本科生毕业论文任务书论文(设计)题目磨床箱体工艺及夹具设计学生姓名马林专业班级机自1101班学 号11130121指导教师杨继荣教研室(或外聘单位)机械制造起止时间2015 年 3 月 2 日 至 2015 年 5 月 22 日毕业论文(设计) 任务、目的与基本要求:一、毕业设计任务此待加工零件是一个较为复杂的机械零件,其工艺规程设计及工艺装备设计需要学生熟悉零件基本的生产工艺流程,绘制零件图,并根据批量生产要求对其进行结构和工艺分析后拟订详细的工艺规程,确定夹具结构和主要零部件。并绘制夹具装配总图和零件图; 二、目的通过完成毕业设计,全面复习、巩固机械制造工艺学、机械制造装备设计以及相关课程的基本知识,并运用所学知识解决实际设计问题,提高分析问题、解决问题的能力。掌握各种手册、文献资料在工艺工装设计的应用方法。通过文献检索、英文翻译,提高学生运用计算机和英语的能力,提高学生的综合素质。三、具体要求:1了解零件的主要功用并根据简图画出详细零件图;2按照年生产量为5000件的要求对其进行结构分析后拟定其加工路线及详细工艺规程,确定各工序尺寸、工序加工余量、加工工时等;3确定12道典型工序的切削用量、时间定额,校核功率;4. 对加工进行工艺分析,设计夹具一套,绘制夹具装配总图和夹具主要零件图,机械加工工序卡,机械加工工艺过程综合卡一套。5撰写设计说明书壹份,要求字符数不少于12000字,中文摘要不少于200字,外文摘要与中文摘要对应。文本的质量符合毕业设计说明书规范。 6图纸工作量应不少于2.5个A0幅面,零件图为CAD出图。7翻译指导教师指定的本专业外文资料,英文在30005000字以上,要求译文通顺、达意。8. 设计文档应该规范正确,全部符合“机械工程学院三本毕业设计文件汇集2015”要求;主要参考文献与资料:主要参考文献与资料:1 倪小丹,杨继荣 .机械制造技术基础M. 北京 :清华大学出版社, 2007 2 杨叔子.机械加工工艺师手册M. 北京 :机械工业出版社 , 20023 王先逵 .机械制造工艺学M. 北京 :机械工业出版社, 2001 4 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京: 机械工业出版社, 19995 杨继荣,肖伟跃,车晓毅.现代制造工艺理论与方法M .湖南文理学院出版(湘常新出准字(2006)第044号6 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社, 20017 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京:机械工业出版社, 20018 贾沛泰,高长庆.国内外常用金属材料手册M.南京:江苏科学技术出版社,19999 李庆寿.机床夹具设计M. 北京: 机械工业出版社 , 198410 Haffman E GJig and Fixture DesignAmerica,VNR CO,1998毕业论文 (设计)进度安排:毕业论文 (设计)进度安排: 毕业设计课题调研阶段:(第12周):课题调研及文献检索、完成英文翻译。 毕业设计开题报告阶段:(第34周):完成开题报告。 毕业设计主要工作阶段:(第512周):(1)完成系统的总体方案结构设计。(第56周)(2)工艺分析及夹具设计。(第79周)(3)详细设计。(第10周)(4)完成设计说明书的撰写工作。(第1112周) 毕业设计答辩阶段:(第1315周)课题申报与审查指导教师(签名): 2014年 11 月 日教研室主任(签名): 2014年 11 月 日学院教学院长(签名): 2014年 11 月 日装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号30产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X52K专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣箱体右端平面面铣刀游标卡尺20.92001500.1设计者指导教师共13页第页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号40产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X52K专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣B面面铣刀游标卡尺20.92001500.1设计者指导教师共13页第页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号50产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X52K专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣D面面铣刀游标卡尺20.92001500.1设计者指导教师共13页第3页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号60产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻铰孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻、铰孔定位销孔钻头、铰刀游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第4页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号70产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻孔钻头游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第5页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号80产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻孔 、钻头游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第6页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号90产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X52K专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗铣左边小端面面铣刀游标卡尺20.92001500.1设计者指导教师共13页第7页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号100产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称铣材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具铣床X52K专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)铣宽度为185的两端面面铣刀游标卡尺20.92001500.1设计者指导教师共13页第8页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号110产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗精镗材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具卧式镗床T68专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗精镗孔、孔镗刀游标卡尺20.5500900.35设计者指导教师共13页第9页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号120产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称粗精镗材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具卧式镗床T68专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)粗精镗孔、孔、孔镗刀游标卡尺20.5500900.35设计者指导教师共13页第10页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号130产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻孔3-M5,M8攻丝,保证尺寸公差要求钻头游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第11页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号140产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻底面各个孔,保证尺寸公差要求钻头游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第12页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工序卡片产品型号零件图号工 序 号150产品名称磨床零件名称磨床箱体工序名称钻孔材料毛坯种类同时加工件数牌号硬度铸件HT150加工车间切 削 液设 备机加工名 称型 号夹具名称及 编 号辅助工具摇臂钻床Z525专用夹具更改内容工步号工 步 内 容刀 具量 具走刀长度(mm)单边余量(mm)走刀次数切削深度进给量(nn/r或mm/min)主轴转速(r/min)切削速度(m/min)基本时间(min)钻上端面各个孔,保证尺寸公差要求钻头游标卡尺20.92001000.098设计者指导教师共13页第13页注:大而复杂的零件允许另用纸绘出工序图,附在卡片后面。装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工艺过程卡片产 品 型 号零 件 图 号产 品 名 称磨床箱体零 件 名 称磨床箱体材料牌号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯尺寸每坯件数每台件数工序号工 序 内 容加 工车 间设 备夹 具刀 具量 具单件工进(min)名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格10铸造,清理铸造20对零件的轴线及基准参考线划线,了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣箱体右端平面机加工铣床X52K通用夹具面铣刀游标卡尺40 粗铣B面机加工铣床X52K通用夹具面铣刀游标卡尺50粗铣D面机加工铣床X52K通用夹具面铣刀游标卡尺60钻、铰孔定位销孔机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头、铰刀游标卡尺70钻孔 机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头游标卡尺80钻孔 、机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头、铰刀游标卡尺90粗铣左边小端面机加工铣床X52K通用夹具面铣刀游标卡尺100铣宽度为185的两端面机加工铣床X52K通用夹具面铣刀游标卡尺110粗精镗孔、孔机加工卧式镗床T68专用夹具镗刀游标卡尺设计者指导教师共 页第 页装订线湖南文理学院芙蓉学院工程与技术系机械加工工艺过程卡片产 品 型 号零 件 图 号产 品 名 称磨床箱体零 件 名 称磨床箱体材料牌号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯尺寸每坯件数每台件数工序号工 序 内 容加 工车 间设 备夹 具刀 具量 具单件工进(min)名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格120粗精镗孔、孔、孔机加工卧式镗床T68专用夹具镗刀游标卡尺130钻孔3-M5,M8攻丝,保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头游标卡尺140钻底面各个孔,保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头游标卡尺150钻上端面各个孔,保证尺寸公差要求机加工摇臂钻床Z525专用夹具钻头游标卡尺160去毛刺钳工台锉刀、砂纸游标卡尺170清洗清洗机苏打水清洗液游标卡尺180检验检验台游标卡尺设计者指导教师共 页第 页湖南文理学院芙蓉学院 本科生毕业设计 题 目 磨床箱体工艺及夹具设计 学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 2015 年 3 月 27 日 磨床箱体工艺及夹具设计 I 目 录 中文摘要及关键词 .III 英文摘要及关键词 .IV 第 1 章 绪论.1 1.1 本课题的研究内容和意义 .1 1.2 国内外的发展概况 .2 1.3 本课题应达到的要求 .3 第 2 章 磨床箱体的图样分析.4 2.1 磨床箱体的作用 .4 2.2 磨床箱体的图样分析 .4 2.3 工艺分析 .5 第 3 章 工艺规程设计.7 3.1 确定毛坯的制造形式 .7 3.2 定位基准的选择 .8 3.2.1 粗基准的选择.8 3.2.2 精基准的选择.9 3.3 拟定工艺路线 .10 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .13 3.5 切削用量及工时定额的确定 .14 第 4 章 镗 32孔、 5孔夹具设计 .24 4.1 研究原始质料 .24 4.2 设计要求.24 磨床箱体工艺及夹具设计 II 4.3 夹具的组成 .25 4.3 夹具的分类和作用 .26 4.5 定位、夹紧方案的选择 .28 4.6 切削力及夹紧力的计算 .28 4.7 误差分析与计算 .32 4.8 夹具设计及操作的简要说明 .34 总结.35 致谢.36 参考文献.37 磨床箱体工艺及夹具设计 III 中文摘要及关键词 摘 要:本文是在磨床箱体的图样分析后进行磨床箱体的机械加工工艺路线的设计, 同时按照其中的加工工序的要求设计夹具。 磨床箱体的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长,加工时间多,加工成本 高,零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求,遵循先面后孔的原则,并 将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以底 面作为粗基准,以底面与两个工艺孔作为精基准,确定了其加工的工艺路线和加工 中所需要的各种工艺参数。 在零件的夹具设计中,主要是根据零件加工工序要求,分析应限的自由度数, 进而根据零件的表面特征选定定位元件,再分析所选定位元件能否限定应限自由度。 确定了定位元件后还需要选择夹紧元件,最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词:磨床箱体;加工工艺;工序;专用夹具 磨床箱体工艺及夹具设计 IV 英文摘要及关键词 Abstract:This is the case in the headstock pattern analysis cabinet after machining process route design, while manufacturing processes in accordance with one of the requirements of the design fixture. The main spindle box casing surface and hole machining content. Processing route, processing time, higher processing costs, machining accuracy requirements are also higher. In accordance with the machining process requirements, and follow the principles of the first surface after hole, and the hole with a flat-screen processing is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure accuracy. Reference selection to the bottom as a crude benchmark, the bottom two technical hole as a fine basis, determine the route of its processing technology and processing needs of the various process parameters. In the parts fixture design, parts processing operations requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then selected according to the parts of the surface characteristics of the positioning element, and then analysis whether the selected positioning element should be limited degrees of freedom. Positioning element also need to choose the clamping element, the final step is to determine the structure of the special fixture. Key words: Headstock; processing; process; special fixtures 磨床箱体工艺及夹具设计 1 第 1 章 绪论 1.1 本课题的研究内容和意义 工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固,是在进行社会实践之 前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是理论联系实际的训练。机床夹具 已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措 施之一。 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供 应,进行机床调整,专用工艺装备的设计与制造,编制生产作业计划,调配劳动力, 以及进行生产成本核算等。 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产 产品的进度计划和相应的调度计划,并能做到各工序科学地衔接,使生产均衡、顺利, 实现优质、高产和低消耗。 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片,是两个主要的工艺文件。机械加工 工艺过程卡片,是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中,以机 械加工工艺过程卡片指导生产,过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片 是为每个工序详细制定的,用于直接指导工人进行生产,多用于大批量生产的零件和 成批生产中的重要零件。 在机械行业中,如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题,一直是从 事于机械行业人员研究的问题,其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题,高效的夹 具是工件高精度的保证,如何让夹具更高效、更经济,这是行业人急需要解决的。 随着社会的发展,科技的不断提高,各种高科技技术逐渐渗透到各个行业,如何 利用这些高科技为人类服务,如何充分利用这些高科技在机械行业中,这还需要机械 行业人员不断的努力,开拓创新。 随着科学技术的发展,和社会市场需要,夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统 方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高 度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关,产品一 有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发展成为独立的行业;夹具在 国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、 磨床箱体工艺及夹具设计 2 模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保 护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置 ,则一般称为“辅 助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一 般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。 通过这次毕业设计,对自己所学的理论知识进行一次综合运用,也是对四年的学 习深度的一个检验。在这次设计过程中,充分挖掘自己分析问题,解决问题的潜力。 并希望通过毕业设计能养成一种严谨,认真的态度,为以后参加工作打下一个良好的 基础。 1.2 国内外的发展概况 工装的全称是工艺装备,工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备, 是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生 产设备和人完成工艺制作要求的部分,大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工 过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置,即工装的主要作用有:固定, 定位,防止变形。 夹具属于工装,工装包含夹具,属于从属关系。不仅仅是焊装用,在机加工方面 也有用,许多时候,需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹 具要紧扣产品,因为工装夹具是专门为某些产品特定的,要保证生产时无干涉现象、 定位准确、操作工操作便捷等。简单的说,就是用于工件装夹的工具。 夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的 结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于完善;第 二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定 位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切 的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床 的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 由于现代加工的高速发展,对传统的夹具提出了较高要求,如快速、高效、安全 等。要想达到这样的生产要求,就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、 重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩,按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行 磨床箱体工艺及夹具设计 3 夹紧力的计算,为了减小夹具的具体尺寸,就需要增大夹具的定位区间,增大由夹紧 力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力,以达到夹具小巧而精用的目的。 同时为了减少工人的劳动强度,提高工件装夹效率,还需要对夹具的夹紧机构的行程 进行设计,以期以最短的夹紧行程,达到最佳的夹紧效果。 1.3 本课题应达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合,对磨床箱体的基本 结构及作用有个大致的了解,在此基础上,经过对金属切削加工、金属切削机床、机 械设计与理论等相关知识充分掌握后,分析磨床箱体的加工工艺,确定磨床箱体各加 工表面的加工方法,进而形成磨床箱体的机械加工工艺路线。并能根据磨床箱体的加 工工序要求,分析磨床箱体的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工 件夹紧等方面的相关数据,结合机械机构设计的相关理论知识,完成工件的有效定位 及夹紧,从而使整个磨床箱体的加工工艺路线经济,工件定位方案合理,来达到产品 的最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及 计算问题,综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的 知识,设计出一套适合于实际的磨床箱体加工工艺路线,从而实现适合于现代加工制 造业、夹紧装置的优化设计。为提高钻床夹具在机床上安装的稳固性,减轻其断续切 削可能引起的振动,夹具体不仅要有足够的刚度和强度,其高度和宽度比也应恰当, 一般有 H/B11.25,以降低夹具重心,使工件加工表面尽量靠近工作台面。 磨床箱体工艺及夹具设计 4 第 2 章 磨床箱体的图样分析 2.1 磨床箱体的作用 磨床箱体,如图 2.1 及图 2.2 所示,其主要作用是:磨床箱体类零件是机器或部件 的基础零件,磨床箱体是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到 所需的正反两种方向的移动,同时磨床箱体分出部分动力将运动传给丝杠。同时它将 机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体,使它们之间保持正确的相 互位置,并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因而磨床箱体是主传动系中 的关键零件。因此,磨床箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。 图 2.1 磨床箱体 2.2 磨床箱体的图样分析 在编制磨床箱体机械加工工艺规程之前,首先应研究磨床箱体的工作图样和产品 磨床箱体工艺及夹具设计 5 装备图样,熟悉该产品的用途、性能及工作条件,明确该磨床箱体在产品中的位置和 作用;了解并研究各项技术条件制定的依据,找出其主要技术要求和技术关键,以便 在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。 磨床箱体的材料为 HT150,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,减震性能良好。 传动磨床箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下: 1)该零件为机床磨床箱体,主要加工部位为平面和孔系,其结构复杂,精度要求 又高,加工时应注意选择定位基准及夹紧力。 2)材料 HT150。 3)铸件人工时效处理。 2.3 工艺分析 工艺分析的目的主要有两个: 一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处 理等的技术要求是否合理,是否便于加工与装配; 二是通过工艺分析,对零件的工艺要求有进一步的了解,以便制定出合理的工艺 规程。 铸件必须进行时效处理,以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。 为了保证加工精度应使定位基准统一,该零件主要定位基准,集中在 D 面和 W 面上。 镗孔时,在可能的条件下尽量采用“支承镗削” 方法,以增加镗杆的刚性,提高 加工精度。对直径较小的孔、应采用钻、扩、铰加工方法。 为保证在同一轴上各孔的同轴度,可采用在已加工孔上,安装导向套再加工其他 孔的方法。 为提高孔的加工精度,应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。 铸造时一般 50mm 以下孔不铸出。 孔的尺寸精度检验,使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离 的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。 同一轴线上各孔的同轴度,可采用检验心轴进行检验。 磨床箱体工艺及夹具设计 6 各轴孔的轴线之间的平行度,以及轴孔的轴线与基准面的平行度,均应通过检 验心轴进行测量。 磨床箱体作为主传动系的支承零件,各传动轴间要求一定的位置精度,因此,加 工此磨床箱体的主要任务是保证各孔系间的相互位置精度。在此磨床箱体的加工中保 证各孔正确位置是靠 T68 坐标镗床手动控制坐标来完成的,为更好地保证加工质量, 单件小批量生产也可采用组合夹具、专用镗模进行加工,批量较大时,应采用专用镗 模进行加工。 根据磨床箱体零件图可知,其主要加工面是进行导轨面的加工、表面加工、孔加 工、钻孔、攻丝,孔的精度要求高。该零件年生产属小批量生产,设计加工零件所需 要的专用夹具是为了提高劳动效率、降低成本。 磨床箱体工艺及夹具设计 7 第 3 章 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用、零件生产率和经济性,而且也与零 件的机械加工工艺和质量密切相关。故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。 毛坯选择时,应全面考虑以下因素: 1)零件的材料及机械性能要求; 2)零件的结构形状与外形尺寸; 3)生产类型,它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性; 4)现有生产条件; 5)充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。 长期使用经验证明,由于灰口铸铁有一系列的技术上(如耐磨性好,有一定程度 的吸震能力、良好的铸造性能等)和经济上的优点,通常磨床箱体材料采用灰口铸铁。 最常用的是 HT150400,当载荷较大时,采用 HT300540 高强铸铁。 磨床箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采 用整体铸件(受铸造能力的限制)时,可以采用焊接结构件,它是由多块金属经粗加 工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采 用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯,解决铸造生产能力不足的问题。焊 前对各种组合件进行粗加工,可以部分地减轻大型机床的负荷。 毛坯未进入机械加工车间之前,为不消除毛坯的内应力,对毛坯应进行人工实效 处理,对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。 毛坯铸造时,应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要 加工面要求更高。重要的磨床箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。 该零件为磨床箱体类,且外型尺寸较大,材料为 HT150,零件的形状较复杂,因 此不能用锻造,只能用铸件,采用砂型铸造毛坯,如图 3.1 磨床箱体毛坯图所示。采 用小批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度查参考文献机械制造工艺简 明手册确定各表面加工余量。 毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力,应 使磨床箱体壁厚尽量均匀,磨床箱体浇铸后应安排时效或退火工序。 磨床箱体工艺及夹具设计 8 该磨床箱体的材料是 HT150,单件小批生产,由于结构复杂,所以毛坯采用铸件。 为了提高磨床箱体加工精度的稳定性,采用时效处理以消除内应力。 3.2 定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理, 可以保证零件的加工质量,提高生产率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,使生 产无法进行。 磨床箱体定位基准的选择,直接关系到磨床箱体上各个平面与平面之间、孔与平 面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时,首先 要遵守“基准统一 ”和“基准重合”的原则,同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、 特别是夹具的选用等因素。 该磨床箱体的结构复杂,壁厚不均,刚性不好,而加工精度要求又高,故磨床箱 体重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段,这样可以避免粗加工造成的内应力、 切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响,有利于保证磨床箱体的加工精度。 3.2.1 粗基准的选择 选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的 位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则: 重要表面原则 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。 不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加工面为粗基准。 余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工,则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准,以 避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件废品。 使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用 将产生较大的误差。 平整光洁原则 磨床箱体工艺及夹具设计 9 以便工件定位可靠、夹紧方便。 根据生产类型不同,实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量 生产时,由于毛坯精度高,可以直接用磨床箱体上的重要孔在专用夹具上定位,工件 安装迅速,生产率高。在单件、小批及中批生产时,一般毛坯精度较低,按上述办法 选择粗基准,往往会造成磨床箱体外形偏斜,甚至局部加工余量不够,因此通常采用 划线找正的办法进行第一道的工序加工,即以主轴孔及中心线为粗基准对毛坯进行划 线和检查,必要时予以纠正,纠正后孔的余量应足够,但不应定均匀。 该磨床箱体为单件小批量生产,在单件小批量生产时,由于毛坯精度低,所以以 划线找正法安装。划线时先找正主轴孔中心,然后以主轴孔为基准找出其他需加工平 面的位置。加工该磨床箱体时,按所划的线找正安装工件,则体现的是以主轴孔作为 粗基准。 3.2.2 精基准的选择 选择精基准时,主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原 则: 1) 基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准 不重合误差。 2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。 3) 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准,称 为自为基准原则。 4) 互为基准原则 5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。 为了保证磨床箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺 寸精度,磨床箱体类零件精基准选择常用两种原则:基准统一原则、基准重合原则。 小批生产时一般采用基准重合原则,即以装配基准作为定位基准,避免了基准不重合 磨床箱体工艺及夹具设计 10 误差,有利于提高磨床箱体上各表面间的相互位置精度。大批生产时常采用基准统一 原则,即一面两孔定位,可避免由于基准变换而带来的累积误差。 该零件以三面定位,磨床箱体上的装配基准为平面,而它们又是磨床箱体上其他 要素的设计基准,因此以这些装配基准平面作为定位基准,避免了基准不重合误差, 有利于提高磨床箱体各主要表面的相互位置精度。有零件图可知:D 面、W 面为精基 准。 3.3 拟定工艺路线 3.3.1 划分加工阶段 零件的技术要求较高时,零件在进行加工时都应划分加工阶段,按工序性质不同, 可划分如下几个阶段: 粗加工阶段 此阶段的主要任务是提高生产率,切除零件被加工面上的大部分余量,使毛坯形 状和尺寸接近与成品,所能达到的加工精度和表面质量都比较低。 半精加工阶段 此阶段要减少主要表面粗加工中留下的误差,使加工面达到一定的精度并留有一 定的加工余量,并完成次要表面的加工(钻、攻丝、铣键槽等) ,为精加工做好准备。 精加工阶段 切除少量加工余量,保证各主要表面达到图纸要求,所得精度与表面质量都比较 高。所以此阶段主要目的是全面保证加工质量。 光整加工阶段 此阶段主要针对要进一步提高尺寸精度、降低粗糙度(IT6 级以上)的表面。一 般不用于提高形状、位置精度。 根据加工阶段划分的要求及零件的批量,该磨床箱体的加工划分为 3 个阶段:粗 加工阶段(粗铣各个平面、孔端面及各主轴孔粗镗) 、半精加工阶段(半精镗各主轴孔, 完成各次要孔等)和精加工阶段(磨各平面、精镗各主轴孔) 。 3.3.2 安排加工顺序 复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序,如何将这 些工序安排在一个合理的加工顺序中,生产中已总结出一些指导性的原则,先述如下。 磨床箱体工艺及夹具设计 11 切屑加工工序顺序的安排原则 1)先粗后精 各表面加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行,目的是 逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。 2)先主后次 零件的主要加工表面(一般是指设计基准面、主要工作面、装配基面等)应先加 工,而次要表面(键槽、螺孔等)可在主要表面加工到一定精度之后、最终精度加工 之前进行加工。 3)先面后孔原则 对于磨床箱体类、支架类、机体类等零件,平面轮廓尺寸较大,用平面定位比较 稳定可靠,故应先加工平面,后加工孔。这样,不仅使后续的加工有一个稳定可靠的 平面作为定位基准面,而且在平整的表面上加工孔,加工变得容易一些,也有利于提 高孔的加工精度。 4)先基准后其他 作为精基准的表面要首先加工出来。 该磨床箱体的加工和装配大多以平面为基准,按照加工顺序安排的原则,采用先 面后孔的加工顺序。先加工平面,可以为加工精度较高的支承孔提供稳定可靠的精基 准,有利于提高加工精度。另外,先加工平面可以将铸件不平表面切除,可减少钻孔 时钻头引偏和刀具崩刃等现象的发生,对刀和调整也较为方便。加工孔系时应遵循先 主后次的原则,即先加工主要平面或孔系,这也符合切削加工顺序的安排原则。 3.3.3 拟定加工工艺路线 拟定工艺路线的出发点:应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。还要考虑经济效果,以便降低生产成本。 综合以上加工阶段和加工顺序的分析,可以初步得出磨床箱体的加工艺路线。 初拟磨床箱体加工工艺路线方案一如表 3-1 所示。 表 3-1 工艺路线方案一 工序号 工序内容 10 铸造,清理 磨床箱体工艺及夹具设计 12 20 对零件的轴线及基准参考线划线,了解各道工序加工要求及加 工余量 30 粗铣箱体右端平面 40 粗铣 B 面 50 粗铣 D 面 60 钻、铰孔 定位销孔2-8 70 钻孔 10 80 钻孔 、4-7 90 粗铣左边小端面 100 铣宽度为 185 的两端面 110 粗精镗 孔、 孔325 120 粗精镗 孔、 孔、 孔42 130 钻孔 3-M5,M8 攻丝,保证尺寸公差要求 140 钻底面各个孔,保证尺寸公差要求 150 钻上端面各个孔,保证尺寸公差要求 160 去毛刺 170 清洗 180 检验 方案一在镗孔时,把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工,满足了粗精分开的原则, 可以有效避免因粗精不分给工件带来的加工应力无法释放的危害,有效地保证了零件 的加工精度。而且四个是孔同时进行加工的,不仅可以保证各主轴孔间的相互位置精 度,而且还有效地提高了零件的加工效率,降低了工人的劳动强度。 考虑到机械加工顺序安排原则及零件的生产成本等因素,其优越性在于把粗镗、 半精镗、精镗分开进行加工,符合切削加工工序顺序的先粗后精安排原则,而且各轴 孔加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工进行,可以逐步提高零件加工表面的精度 和表面质量,可以逐渐提高各个轴孔的质量要求,可以提高各轴孔间的相互位置精度 和各自的尺寸精度,保证磨床箱体零件的技术要求,确定其为此零件的加工工艺路线。 磨床箱体工艺及夹具设计 13 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 磨床箱体体的材料是 HT150,单件小批生产,由于结构复杂,所以毛坯采用铸件。 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 与毛坯尺寸如下: 顶面 根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级,查机械制造工艺设计简明 手册表 2.2-4 铸件机械加工余量,可得顶面 B 长度方向的单边加工余量如下: 精加工余量:Z 2 =2.5mm 粗加工余量:Z 1 =5.5mm 毛坯余量:Z =5.5+2.5=8mm 两侧面 根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级,查机械制造工艺设计简明 手册表 2.2-4 铸件机械加工余量,可得两侧面 A、C 长度方向的单边加工余量如下: 精加工余量:Z 2 =2.5mm 粗加工余量:Z 1=5.5mm 毛坯余量:Z =5.5+2.5=8mm 平面 根据其加工长度和加工宽度的大小及尺寸公差等级,查机械制造工艺设计简明 手册表 2.2-4 铸件机械加工余量,可得平面 D、 W 长度方向的单边加工余量如下: 精磨余量: Z4=1.0mm 粗磨余量: Z3=1.5mm 半精刨余量:Z 2 =3.5mm 粗刨余量: Z1=5.0mm 毛坯余量: Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm 内孔 32 根据机械制造工艺设计简明手册表 2.3-10,可查得内孔的加工余量,并根据 余量得到工序尺寸与毛坯尺寸,如下表 3-4 所示。 磨床箱体工艺及夹具设计 14 表 3-4 工序尺寸及公差表(mm) 工序名称 工序双面余量 Zb 工序基本尺寸 工序经济精度 工序尺寸及偏差 浮动镗 0.08 32 IT6 32 精镗 0.22 32-0.08=31.92 IT7 31.92J7 半精镗 1.7 31.92-0.22=31.7 IT9 31.7J9 粗镗 2 31.7-1.7=30 IT11 30J11 铸造(毛坯) 4 30-2=28 238 2 3.5 切削用量及工时定额的确定 受论文篇幅所限,只选取部分工序及加工内容进行工艺计算,还请谅解。 工序 30 粗铣箱体右端平面 加工条件: 工件材料: HT150,铸造。 机床:X52K 立式铣床。 查机械加工工艺师手册表 30-34 选择工艺装备及确定切削用量。 刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀) ,材料: , ,齿数15YTmD0 ,此为粗齿铣刀。8Z 因其单边余量:Z=2mm。 所以铣削深度 : 。pam2 每齿进给量 :根据机械加工工艺师手册 表 2.4-75,取 。f Zmaf/10. 取铣削速度 :参照机械加工工艺师手册表 30-34,取 。V sv2 由式 3-1 得机床主轴转速 :n1014.36210dV 按照机械加工工艺师手册表 3.1-74 可以查得机床与之接近的转速为 。30/minr 实际铣削速度 :v smdn/73.16014.30 进给量 : 。 fZaff /8. 磨床箱体工艺及夹具设计 15 工作台每分进给量 : 。 mf min/28/.4svf 铣削宽度 :根据 机械加工工艺师手册 表 2.4-81,取 。a a60 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 。l 60l 刀具切入长度 :1 (3.2)210.5()(13lDa2.60m 刀具切出长度 :取 。2lm 走刀次数为 1 加工条件: 工件材料: HT150,铸造。 机床: X52K 立式铣床。 查机械加工工艺师手册表 30-34 选择工艺装备及确定切削用量。 刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀): , ,齿数 12,此为细15YTmD0 齿铣刀。 精铣该平面的单边余量:Z=1mm 。 铣削深度 : 。pam0.1 每齿进给量 :根据机械加工工艺师手册表 3031,取 。f Zmaf/08. 铣削速度 :参照机械加工工艺师手册表 3031,取 。v sv32 机床主轴转速 ,由式(3.1)有:n100.3261/in14Vrd 按照机械加工工艺师手册表 3.1-74 可以查得机床与之接近的转速为 。75/minr 实际铣削速度 :v smn/4.06175.30 进给量 ,由式(2.3)有: 。fV sZnavff /25.612. 工作台每分进给量 : 。mf in/35/2.sf 磨床箱体工艺及夹具设计 16 被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 。l ml210 刀具切入长度 :精铣时 。1Dl1 刀具切出长度 :取 。2l 走刀次数为 1 根据机械加工工艺师手册: =249/(37.53)=2.21min。1t 根据机械加工工艺师手册表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 。41.0ft 精铣宽度为 20mm 的下平台 根据机械加工工艺师手册切削工时: =249/(37.53)=2.21min。2t 根据机械加工工艺师手册表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间 。41.02ft 粗精铣宽度为 30mm 的下平台的总工时: 2121fftt min42.510. 工序 40、50 粗铣 B 面 D 面,保证尺寸及粗糙度要求切削用量及基本时间的确定 本工序为粗铣。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为床 X52K 铣床,工件 装在专用夹具中。 刀具:YG8 硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-63, 可选铣刀直径 =220mm,齿数 Z=6。wd 1)确定背吃刀量 ap: m5. 2)确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-15,可查得 =0.200.29mm/z。选zf 择 =0.20mm/z,故 zf rmZfz /.160. 3)确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-25,可选择 =50m/min。cv 磨床箱体工艺及夹具设计 17 min/41.8520910rdvnwcs 按 X6120 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:in/r in/08.6910vw 工作台每分钟进给量为: mi/22.Mznfw 按 X52k 机床工作台进给量表,选择 =130mm/min。Mzf 则实际每齿进给量为: zznfw/2.0163 工额定时的计算 :jT min85.213048521 iflMzj 式中: =485mm, 取l l1=86mm, 取 , , 。ml532l42in/130fmz 2 工序 50 粗铣左边小端面切削用量及基本时间的确定 本工序为精铣。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 X52K 铣床,工件装 在专用夹具中。 刀具:YG8 硬质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-63, 可选铣刀直径 =220mm,齿数 Z=6。wd 1、确定背吃刀量 :pa m5.2 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-15,可查得 f=0.40.6mm/z。选择 10.53,.5lccd 磨床箱体工艺及夹具设计 18 f=0.52mm/z,故 rmzf/087.652. 3、确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.4-25,可选择 。min/68vc in/4.980610rdvnwcs 按 X6120 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:min/r in/08.69102vw 工作台每分钟进给量为: i/54.Mz mnfw 按 X6120 机床工作台进给量表,选择 。in/60fmz 则实际每齿进给量为: zznfwM/1.06 工额定时的计算 :jT min17.926048521 iflMzj 式中: =485mm, 取 =86mm,l dccdl 05.3.,5.001 1l 取 ,m3242 。2in/54mfz 工序 110 精镗 孔、 孔阶梯孔切削用量及基本时间的确定3 本工序为粗镗。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 T68 型卧式镗床,工 件装在组合夹具中。 刀具:硬质合金金刚镗镗刀。 确定背吃刀量 :pa )(5.1单 边 余 量bZm 磨床箱体工艺及夹具设计 19 确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 f=0.31.0mm/r。 按 T68 机床进给量,选择 f=0.74mm/r。 确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 =4080m/min,选择cv 。min/65vc min/01.85610min/10rrdvnws 按 T68 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:i/2 in/2.710nvw 工额定时的计算 :jT min39.01274.0521ifnlwj 式中: , =3mm, =5mm,ml501l2l =0.74mm/r, , =1。f i/0r 工序 120 粗、精镗 孔、 孔、 孔孔切削用量及基本时间的确定34 本工序为精镗。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 T68 型卧式镗床,工 件装在组合夹具中。 刀具:硬质合金金刚镗镗刀。 1、确定背吃刀量 :pa m9.0 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 f=0.20.8mm/r。 按 T68 机床进给量,选择 f=0.52mm/r。 3、确定切削速度 v: 磨床箱体工艺及夹具设计 20 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 =60100m/min,选择cv =85m/min。cv min/41.298510rdvnwcs 按 T68 机床的转速,选择 =250r/min,所以实际切削速度 v: in/63.92105nvw 4、工额定时的计算 :jT min45.0125.021ifnlwj 式中: =50mm, =3mm, =5mm,l1l2l =0.74mm/r, =250r/min, =1。 f i 工序 130 精镗 孔、 孔、 孔孔切削用量及基本时间的确定2534 本工序为精镗。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 T68 型卧式镗床,工 件装在组合夹具中。 刀具:硬质合金金刚镗镗刀。 1、确定背吃刀量 :pa m1.0 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 f=0.150.50mm/r。 按 T68 机床进给量,选择 f=0.37mm/r。 3、确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.3-14,可查得 =5080m/min,选择cv =70m/min。cv min/09.186.701rdvnwcs 磨床箱体工艺及夹具设计 21 按 T68 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:min/250rnw min/23.75108.9dv 4、工额定时的计算 :jT in78.0237.021ifnlwj 式中: =50mm, =3mm, =5mm,l1l2l =0.37mm/r, =200r/min, =1。f i 查机械加工工艺师手册表 2.5-37 工步辅助时间为:2.61min。 精镗下端孔到 62H8 工序 100 钻孔 3-M5,M8 攻丝,保证尺寸公差要求,保证尺寸公差要求切削用量及基 本时间的确定 本工序为钻孔。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 Z525 型摇臂钻床, 工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小,查机械制造工艺设计简明手册可知毛 坯上不预留孔,为实心件。 刀具:高速钢麻花钻 1、确定背吃刀量 :pa m6 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-13,可查得 f=0.32mm/r。 3、确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-13,可查得 =2434m/min,选择cv =30m/min。cv min/40.152310rdvnwcs 按 Z525 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:in/4r 磨床箱体工艺及夹具设计 22 min/89.2104ndvw 4、工额定时的计算 :jT in29.01432.0521ifnlwj 式中: =30mm, 取 =5mm, =14mm 取 =2mm,l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r, =400r/min, =1。f i 工序 130 钻上端面各个孔,保证尺寸公差要求,保证尺寸公差要求切削用量及基本 时间的确定 本工序为钻孔。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 Z525 型摇臂钻床, 工件装在组合夹具中。由于内孔直径较小,查机械制造工艺设计简明手册可知毛 坯上不预留孔,为实心件。 刀具:高速钢麻花钻 1、确定背吃刀量 :pa m7 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-13,可查得 f=0.32mm/r。 3、确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-13,可查得 =2434m/min,选择cv =30m/min。cv min/40.15301rdvnwcs 按 Z525 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:min/4r in/89.210vw 4、工额定时的计算 :jT 磨床箱体工艺及夹具设计 23 min29.01432.0521 ifnlTwj 式中: =30mm, 取 =5mm, =14mm 取 =2mm,l 21rctgKdl 1l2l2l =0.32mm/r, =400r/min, =1。f i 工序 120 钻底面各个孔,保证尺寸公差要求,保证尺寸公差要求切削用量及基本时 间的确定 钻底面各个孔,保证尺寸公差要求。已知加工材料为 HT150 铸铁,铸件;机床为 Z525 型摇臂钻床,工件装在组合夹具中。 刀具:高速钢钻头 1、确定背吃刀量 :pa m8 2、确定进给量 f: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-32,可查得 f=1.01.2mm/r。按 Z525 机床进给量,选择 f=1.0mm/r。 3、确定切削速度 v: 根据机械加工工艺师手册第 2 版,表 3.2-34,可查得 =2030m/min,选择cv =25m/min。cv min/04.321510rdvnwcs 按 Z525 机床的转速,选择 ,所以实际切削速度 v:in/3r in/53.2410vw 4、工额定时的计算 :jT min1.035.121ifnlwj 式中: =30mm, 取 =3mm, =14mm 取 =3mm,l 1rctgKdDl l2l2l =1.0mm/r, =315r/min, =1。f i 磨床箱体工艺及夹具设计 24 第 4 章 镗 孔、 孔夹具设计325 4.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来加工镗 孔、 孔手动夹具设计,加工时除了要满足粗325 糙度要求外,还应满足两孔轴线间公差要求。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。 4.2 设计要求 在对工件进行机械加工时,为了保证加工的要求,首先要使工件相对道具及机床 有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此,在进行机 械加工前,先要将工件装夹好。 机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切 削力等)作用时不离开已经占据的正确的正确位置。 3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。 4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。 5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件,通过它将夹具的所有元件连接成一个 整体。 6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工 需要,有些夹具上设置分度装置、靠模装置;为能方便、准确定位,常设置预定位装 置;对于大型夹具,常设置吊装元件等。 以上各组成部分中,定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。 机床的分类 机床夹具种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 磨床箱体工艺及夹具设计 25 按夹具的使用特点可分为:通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具, 拼装夹具。 按使用机床可分为:车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具,齿轮机床夹具, 数控机床夹具,自动机床夹具,自动线随行夹具以及其他机床夹具。 4.3 夹具的组成 (1) 定位元件 夹具上的圆柱销 5、菱形销 9 和支承板 4 都是定位元件,通过它们使工件在夹具中 占据正确的位置。 (2) 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切削 力等)作用时不离开已经占据的正确位置。图 3-3 中的螺杆 8(与圆柱销合成一个零件)、 螺母 7 和开口垫圈 6 就起到了上述作用。 (3) 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图 3-3 中钻套 l 和钻模板 2 组成导向装置,确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。铣床夹具上的 对刀块和塞 尺为对刀装置。 (4) 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图 3-3 中夹具体 3 的底面 为安装基面,保证了钻套 1 的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销 5 的轴线平行于钻床 工作台。因此,夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键 都是连接元件。 (5) 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件,如图 3-3 中的件 3,通过它将夹具的所有元件 连接成一个整体。 (6) 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 磨床箱体工艺及夹具设计 26 4.3 夹具的分类和作用 (1)按专业程度划分 1)通用夹具 通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如, 车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹 具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率 低,主要适用于单件、小批量的生产中。 2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操 作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、 制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定 且批量较大的生产中。 3)通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。 用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比, 加工对象不很明确,适用范围更广一些。 4)组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的 夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使 用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5)随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与 工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。 (2)按使用的机床分类 磨床箱体工艺及夹具设计 27 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出 了不同的要求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 (3)按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气 液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 夹具的作用:1缩短辅助时间,提高劳动生产率 夹具的使用一般包括两个过程:其一是夹具本身在机床上的安装和调整,这个过程 主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现,或者通过找正、试切等方法来实 现,但速度稍慢;其二是被加工工件在夹具中的安装,这个过程由于采用了专用的定 位装置( 如 V 形块等) ,因此能迅速实现。 2确保并稳定加 I 精度,保证产品质量 加工过程中,工件与刀具的相对位置容易得到保证,并且不受各种主观因素的影 响,因而工件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧, 这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度,或者根本不需要找正和调 整,所以,这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。 按夹紧的动力源可分为:手动夹具,气动夹具,液压夹具,气液增力夹具,电磁 夹具以及真空夹具等。 工件的装夹方法 工件装夹的方法有两种: 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上 将工件装夹在家具上 采用第一种方法装夹的效率低,一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线,划 出加工表面的尺寸和位置,装夹时,用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和 磨床箱体工艺及夹具设计 28 小批生产。批量较大时,都采用夹具装夹工件。 采用夹具装夹工件有如下优点: a、保证加工精度,稳定加工质量 b、缩短辅助时间,提高劳动生产率 c、扩大机床的使用范围,实现“ 一机多能” d、改善工人的劳动条件,降低生产成本 本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动 强度,精度不是主要考虑的问题。 4.5 定位、夹紧方案的选择 由零件图可知:在对镗 孔、 孔夹具设计行加工前,底平面进行了粗、精325 铣加工,底面孔进行了钻、扩加工。因此,定位、夹紧方案有: 选一面两销定位方式,工艺孔用短圆柱销,用棱形销定位,夹紧方式用操作简单, 通用性较强的移动压板来夹紧。 为了使定位误差达到要求的范围之内,采用一面两销的定位方式,这种定位在结 构上简单易操作。一面即底平面。 4.6 切削力及夹紧力的计算 镗刀材料: (硬质合金镗刀)5YT 刀具的几何参数: 60粗K90精10s8 由参考文献5查表 可得:321 圆周切削分力公式: 0.75.14CpcPFafvK 式中 0.4pam./fr rpsopkKK 查5表 得: 查5 表 取 21()736nmb1250.6b.75n 磨床箱体工艺及夹具设计 29 由表 可得参数: 62194.0pkK 0.1op.spK0.1rp 即: 74.8()CFN 同理:径向切削分力公式 : 0.9750.3238PpcPFafv 式中参数: 7.0pkK .1op.sK.1rp 即: 32.4()PFN 轴向切削分力公式 : 0.5.4326fpcPFafv 式中参数: 1.pkK .o.1spK0.rp 即: 605.48()fFN 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 安全系数 K 可按下式计算有: 6543210 式
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