杠杆臂加工工艺及夹具设计【铣床铣尺寸12端面夹具】【中心距65】【含CAD图纸】
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文件编号 机械加工工艺过程卡产品型号零(部)图号共 1 页产品名称摆杆零(部)名称摆杆第 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车 间设 备工 艺 装 备工 时刀具检具准终单件1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(1) 夹20外圆,找正不加工表面。钻扩铰、孔至图纸要求(2) 翻面车总长28mm,倒角至图纸要求机加工车床CA6140YG6硬质合金端面车刀、划针盘,麻花钻,扩孔钻,铰刀,翻面心轴钢板尺,光滑极限量规,游标卡尺6min7min6铣以 mm孔和端面定位铣20台阶加工到图纸要求机加工铣床X52KYG6硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min7钻以 mm孔和端面定位,钻铰mm孔机加工钻床Z525麻花钻,铰刀光滑极限量规5min6min8铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣将尺寸13.5mm加工到图纸要求机加工铣床X52KYG6硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min9铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣宽为16的槽,将尺寸9mm加工到图纸要求机加工铣床X52KYG6硬质合金三面刃铣刀游标卡尺5min6min10检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差描图11入库清洗,加工表面涂防锈油,入库 描校 底图号 装订号编制(日期)校对(日期)标准化(日期)审核(日期)会签(日期)标记处号更改文件签字日期标记处号更改文件签字日期XX学院课程设计(论文)说明书作 者: 学 号: 系 部: 专 业: 题 目: 杠杆臂加工工艺及铣床夹具设计 指导者:评阅者: 2014 年 11 月 课程设计(论文)中文摘要 杠杆臂零件加工工艺及钻床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,误差课程设计(论文)外文摘要Title: The deflector rod and the fixture design process Abstract:The deflector rod parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.Keywords:process, cutting dosage, clamping, positioningI目 录目 录II1 序 言42 零件的分析52.1零件的形状52.2零件的工艺分析53 工艺规程设计63.1 确定毛坯的制造形式63.2 基面的选择63.3 制定工艺路线73.3.1 工艺路线方案一73.3.2 工艺路线方案二83.3.3 工艺方案的比较与分析83.4 选择加工设备和工艺装备93.4.1 机床选用93.4.2 选择刀具93.4.3 选择量具93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.6确定切削用量及基本工时114 铣尺寸12mm两端面夹具设计174.1研究原始质料174.2定位基准的选择174.3 切削力及夹紧分析计算174.4 误差分析与计算194.5 零、部件的设计与选用204.5.1定位销选用204.5.2 定向键与对刀装置设计204.6 夹具设计及操作的简要说明22总 结23参考文献24致 谢25 1 序 言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。杠杆臂零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。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,保证尺寸证零件的加工质量。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。2 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是杠杆臂零件,主要作用是起传动连接作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为HT200,该材料为灰铸铁,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。杠杆臂零件主要加工表面为:1.车端面,表面粗糙度值为3.2。2.车端面,表面粗糙度值3.2。3.车配合面,表面粗糙度值3.2。4.两侧面粗糙度值、12.5,法兰面粗糙度值6.3。杠杆臂共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:左端面。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。(2).右端面的加工表面: 这一组加工表面包括:右端面;粗糙度为12.5;其要求也不高,粗车可以达到精度要求。3 工艺规程设计本杠杆臂来自假设年产量为12000台,每台需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为1班。该零件材料为HT200,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=12000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)(1+)=17850件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像杠杆臂这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不在重复。3.3 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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,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。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(1) 夹40外圆,找正不加工表面。钻扩铰孔至图纸要求,保证尺寸1mm;倒角C1;(2) 翻面车总长72mm,倒角至图纸要求6铣以mm孔和端面定位铣台阶,将尺寸12mm加工到图纸要求7钻以mm孔和端面定位,钻铰10mm孔至图纸要求8铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣22凸台,将尺寸40mm加工到图纸要求9铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣宽为8的槽,将尺寸32mm加工到图纸要求10钻划5mm孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库3.3.2 工艺路线方案二1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5铣(3) 夹40外圆,找正不加工表面外圆端面。钻扩铰孔至图纸要求,保证尺寸1mm;倒角C1;(4) 翻面铣总长72mm40外圆端面,倒角至图纸要求6铣以mm孔和端面定位铣台阶,将尺寸12mm加工到图纸要求7钻以mm孔和端面定位,钻铰10mm孔至图纸要求8铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣22凸台,将尺寸40mm加工到图纸要求9铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣宽为8的槽,将尺寸32mm加工到图纸要求10钻划5mm孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工等等,需要换上相应的刀具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:1铸造木模,手工造型2冷作清砂,浇冒口3热处理人工时效4油漆非加工表面涂红色底漆5车(5) 夹40外圆,找正不加工表面。钻扩铰孔至图纸要求,保证尺寸1mm;倒角C1;(6) 翻面车总长72mm,倒角至图纸要求6铣以mm孔和端面定位铣台阶,将尺寸12mm加工到图纸要求7钻以mm孔和端面定位,钻铰10mm孔至图纸要求8铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣22凸台,将尺寸40mm加工到图纸要求9铣以mm孔、孔端面和mm孔定位铣宽为8的槽,将尺寸32mm加工到图纸要求10钻划5mm孔位置线,钻孔至图纸要求11检验按图纸要求检验各部尺寸及形位公差12入库清洗,加工表面涂防锈油,入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序30、40、50、60、70是粗车、精车。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的CA6140型卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序80、90是钻孔,选用Z525摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“杠杆臂” 零件材料为HT200,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,灰铸铁的硬度HB为143269,表2.2-23 灰铸铁的物理性能,HT200密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于3050,毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。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、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序5夹40外圆,找正不加工表面B。钻扩铰、孔至图纸要求,保证尺寸1mm;倒角C1;翻面车总长45mm,倒角至图纸要求所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量可在一次走刀内完成.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的铸件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-7)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=+= = (3-8)工序6 以mm孔和端面定位铣台阶,将尺寸12mm加工到图纸要求已知工件材料为HT200,选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm,齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10,a=12,=45已知铣削宽度a=2.5mm,铣削深度a=50mm故机床选用X52K立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知,X52K立式卧式铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.160.24mm/z、现取f=0.16mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知,铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm,铣刀直径d=60mm,耐用度T=180min。3.确定切削速度 根据资料所知,依据铣刀直径d=60mm,齿数z=10,铣削宽度a=2.5mm,铣削深度a=50mm,耐用度T=180min时查取Vc98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据X52K立式铣床主轴转速表查取,nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削:Vc =Vc=56.52m/min 实际进给量: f=f=0.16mm/z3.校验机床功率 根据资料所知,铣削时的功率(单位kw)为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1,则P= 3.5kw,P=0.8 kw。 根据X52K型立式铣床说明书可知:机床主轴主电动机允许的功率P= PP P=7.50.8=6P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为: t= t=3.6min工序7 以mm孔和端面定位,钻铰10mm孔至图纸要求钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =工序10 划5mm孔位置线,钻孔至图纸要求本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为4500,表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30,锋交2=118,后角a=10,横刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自GB6137-85) mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0(mm)20高速钢铸铁0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知,进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-17高速钢钻头在灰铸铁(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R=0.85。 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-43,钻孔时加工机动时间计算公式: T= (3-19)其中 l= l=5 l=23则: t= =9.134 铣尺寸12mm两端面夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣尺寸12mm两端面,该尺寸12mm两端面对孔的中心线要满足对称度要求以及其铣尺寸12mm两端面两边的平行度要求。在铣此铣尺寸12mm两端面时,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定位基准的选择由零件图可知:在对铣尺寸12mm两端面进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,孔进行了钻、扩、铰加工。因此,定位、夹紧方案有:铣该铣尺寸12mm两端面时其对孔的中心线有对称度以及两边的平行度要求。为了使定位误差达到要求的范围之内,采用一面一定位销两个左右支撑件的定位方式,这种定位在结构上简单易操作。一面即为底平面;4.3 切削力及夹紧分析计算刀具:错齿三面刃铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有: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: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件,受力简图如2.1.由表得:原动力计算公式 即: 由上述计算易得: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4 误差分析与计算该夹具采用一面一定位销两个左右支撑件的定位方式,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尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: 由参考文献5可得:采用一面一定位销两个左右支撑件的定位方式定位误差 : 其中:, 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 查5表1215有。 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。4.5 零、部件的设计与选用4.5.1定位销选用本夹具选用一定位销和固定棱形销来定位,其参数如下表:表5.1 定位销dHD公称尺寸允差221816220.01122514M1944.5.2 定向键与对刀装置设计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: 图2.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4:表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0190.03525194194.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺,其结构如图5.3所示: 图2.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5:表2.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.254.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总 结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,并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。完成了本次设计,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。参考文献1 黄如林,切削加工简明实用手册M,北京:化学工业出版社,2004。2 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。3 李洪,机械加工工艺手册M,北京:机械工业出版社,1990。4 方昆凡,公差与配合手册M,北京:机械工业出版社,1999。5 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2000。6 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1979。7 吴宗泽,机械设计实用手册M,北京:化学工业出版社,2000。8 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。9 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,1984。10 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,2002。11 杨叔子,机械加工工艺师手册M,北京:机械工业出版社,2004。19 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海:上海科学技术出版社,2004。13 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,1980。致 谢我要特别感谢我的导师的精心指导,不仅指导我们解决了关键性技术难题,更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验,从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路,也使我学会综合应用所学知识,提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此,老师的敬业精神更是深深的感染了我,鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业,导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助,感谢院系领导对我们课程设计的重视和关心,为我们提供了作图工具和场所,使我们能够全身心的投入到设计中去,为更好、更快的完成课程设计提供了重要保障。1.外文翻译机械加工零件的工艺及夹具设计摘 要:本文对机械加工零件的结构和工艺进行了分析,确定了机械加工工艺路线,夹具在机械加工中所占的地位和重要性,以及夹具设计。随着科学的日益发展进步和国家产业政策的调整,工程机械行业已成为没有政策壁垒的完全竞争行业关键词:技术背景/发展趋势/工序/定位方案1 机械加工历史背景及其意义机械制造业是一个古老而永远充满生命力的行业。随着现代工业的发展,对机械产品的要求越来越高,机械制造工艺也在日新月异地发展。自新中国成立以来,我国的制造技术与制造业得到了长足发展,一个具有相当规模和一定技术基础的机械工业体系基本形成。改革开放二十多年来,我国制造业充分利用国内国外两方面的技术资源,有计划地推进企业的技术改造,引导企业走依靠科技进步的道路,使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生了显著变化,为推动国民经济的发展做出了很大的贡献。尽管我国制造业的综合技术水平有了大幅度提高,但与工业发达国家相比,仍存在阶段性差距。进入二十一世纪,我国发展经济的主导产业仍然是制造业,特别是在我国加入世贸组织后,世界的制造中心就从发达国家迁移到了亚洲,我国有廉价的劳动力和广大的消费市场,因此,我国工业要想发展,就需要有相应的技术和设备来支持。机械工业是国民经济的装备工业;是科学技术物化的基础;是高新技术产业化的载体;是国防建设的基础;是实现经济快速增长的重要支柱;也是为提高人民生活质量、提供消费类机电产品的供应工业。它对国民经济运行的质量和效益、产业结构的调整和优化具有极其重要的作用。2 机械行业的现状及发展趋势随着社会的发展,各种机械逐渐运用到各个行业中,不管是在农用、军用、工用等方面,离开了机械的操作就谈不上效率,因此,从某中角度上来说,一个国家的经济实力、社会地位,和机械行业的发展是密不可分的。各工业化国家经济发展的历程表明,没有强大的装备制造业,就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化3。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素,加大结构调整力度,推进机械工业持续、健康、稳定发展,对于转变经济增长方式,提高国民经济整体素质,增强我国经济的国际竞争力,保障国防安全等都具有重要而深远的意义。3 机械加工工艺规程制订3.1 机械加工工艺过程的定义机械加工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状,尺寸,相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的全过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能,对产品的成本、生产周期都有较大的影响,是整个工艺过程的重要组成部分。3.2 机械加工工艺过程的组成组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。 工序是指一个或一组工人,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是制定劳动定额、配备工人及机床设备、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。 安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 当应用转位(或移位)加工的机床(或夹具)进行加工时,在一次装夹中,工件(或刀具)相对于机床要经过几个位置依次进行加工,在每一个工作位置上所完成的那一部分工序,称为工位。采用多工位加工可以减少装夹的次数,减少装夹误差,提高生产率。 工步是加工表面在切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。 在一个工步中,如果要切掉的金属层很厚,可分几次切削,每切削一次就称为一次走刀。3.3 机械加工工艺规程的定义规定产品或零部件制造过程和操作方法等的工艺文件,称为工艺规程,它是企业生产中的指导性技术文件。3.4 机械加工工艺规程的作用及内容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。3.5 制订机械加工工艺规程的原则及步骤在一定的生产条件下,以最少的劳动消耗和最低的费用,按计划加工出符合图纸要求的零件,是制订机械加工工艺规程的基本原则。制订机械加工工艺规程的步骤如下:根据零件的生产纲领决定生产类型;分析零件加工的工艺性;选择毛坯的种类和制造方法;拟订工艺过程;工序设计;编制工艺文件。4 夹具设计4.1 夹具设计的意义在机械行业中,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、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。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。2.采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。4.2 夹具的发展趋势工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物,从英国莫里斯的“工艺美术运动”,到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广,工业设计经过了酝酿,探索,形成,发展百余年的历史沧桑。时至今日,工业设计已成为一门独立的专业学科,并且有一套完整的研究体系。1980年国际工业设计协会理事会(ICSID)给工业作了明确定义:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练,技术知识,经验及视觉感受,而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工,装饰以新的品质和规格,叫做工业设计。根据当时的具体情况,工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作,而且需要工业设计师对包装、宣传、展示,市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时,这也属于工业设计的范畴”。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。从设计美学的观点看,技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用,只要善于应用材料的特性,予以相应的结构形式和适当的加工工艺,就能够创造出实用,美观,经济的产品,即在产品中发挥技术潜在的“功能”。 任何设计都是时代的产物,它的不同的面貌,不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化。现在,机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同,其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定,但也要满足其基本要求:在保证产品质量的前提下,尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上,尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺,多半不规定工步和切削用量,工时定额也凭经验来确定,十分粗略,缺乏科学依据,难以进行合理的经济核算国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔34年就要更新5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来,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,对机床夹具提出了如下新的要求:1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;2)能装夹一组具有相似性特征的工件;3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;6)提高机床夹具的标准化程度。现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。利用更好的夹具,可以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品,可以扩大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。因此,夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。一个好的夹具是加工出合格产品的首要条件,为了让夹具有更好的发展,夹具行业应加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系,争取合资与合作,引进技术,这是改造和发展我国夹具行业较为行之有效的途径。参考文献1:裘愉,组合机床,北京:机械工业出版社,1995.2:金振华.组合机床及其调整与使用.北京:机械工业出版社,1990.3:沈延山.生产实习与组合机床设计.大连:大连理工大学出版社,1989.4:上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学.福建科学技术出版社,1996.5:王华坤,范元勋.机械设计基础.北京:兵器工业出版社,2000.6:冯辛安.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,1998.7:陈日曜.机械原理.北京:机械工业出版社,1992.8:方子良.机械制造技术基础.上海:上海交通大学出版社,2004.9:刘秋生,李忠文.液压传动与控制.北京:宇航出版社,1994.10:陈于萍,周兆元.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社,2005.11:东北重型机械学院等.机床夹具设计手册.上海:上海科技技术出版社,1979.12:机械设计手册联合编写组.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1987.13:王先逵.机械制造工艺学(上下册).北京:清华大学出版社,1989.14:崇凯.机械制造技术基础课程设计指南. 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