芯轴加工工艺及钻5-M8-7H孔夹具设计【含CAD图纸+PDF图】
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钻5XM8-7H孔夹具设计5.1 夹具的夹紧装置和定位装置本夹具主要用于钻5XM8-7H孔夹具设计夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。在这次夹具设计中,定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向,用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后,用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位,把压板压紧,之后取出定位插销。5.2夹具的导向在钻床上加工孔时,大都采用导向元件或导向装置,用以引导刀具进入正确的加工位置,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的刚性,从而保证零件上孔的精度,在钻床上加工的过程中,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等,因此,导向装置如同定位元件一样,对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套,可换钻套,快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大,磨损较小,孔距离精度要求较高,则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性,材料选择20Mn2。淬火HRC110。相同的,为了防止定位销与模板之间的磨损,在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-19134。材料仍选取T10A, 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。5.3切削力及夹紧力的计算刀具:钻头6.8(M8螺纹底孔)。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数,1.5; K加工性质系数,1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。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可按下式计算有:式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5表可得: 所以有: 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 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,决定选用螺旋夹紧机构。5.4 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合,主要用于加工量不大,磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小,孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套:主要用在大批量生产中,由于钻套磨损大,因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套,衬套直接压入钻模板的孔内,钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时,由于刀径不断增大,需要不同的导套引导刀具,为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C,使开始钻孔时,钻头切屑刃不位于钻套的孔中,以免刮伤钻套内孔,如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素,确定了设计方案后,选择了C=8。因为此钻的材料是铸件,所以C可以取较小的值。5.5 钻模板在导向装置中,导套通常是安装在钻模板上,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式,可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻螺栓紧固,钻模精度较高。45.6定位误差的分析3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差;导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差;若有分度装置时,还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多,又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时,总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量,应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时,夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。5.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用固定钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。5.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。(2)应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。(3)结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。(4)应便于铁屑去除在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的,一般应在夹具体上面。(5)安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。5.9夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位,但面是经加工过的面,定位是允许的。121 课程设计 芯轴零件 机械加工工艺及夹具设计 学生姓名: 曹 光 宇 学生学号: 0930120127 院 院系): 机械设计与制造 年级专业: 09 机设 1 班 指导教师: 陶福春 二一一年十二月 2 目 录 序 言 .2 1 零件的分析 .3 1.1 零件的作用 .3 1.2 零件的工艺分析 .3 2 工艺规程的设计 .4 2.1 确定毛坯的制造形式 .4 2.2 基准的选择 .4 2.2.1 粗基准的选择 .4 2.2.2 精基准的选择 .4 2.3 工艺路线的拟定 .4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .5 2.5 确定切削用量及基本工时 .6 3 夹具设计 .12 3.1 问题的提出 .12 3.2 夹具设计 .12 3.2.1 定位装置的选择 .12 3.2.2 夹紧装置的选择 .13 3.2.3 定位误差分析 .14 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明 .14 参考文献 .15 3 序 言 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课,专业基础 课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次 深入的综合性总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,他在我们的大学 四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步 适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料 的能力 ,为以后的工作打下良好的基础。 由于能力有限,设计尚有很多不足之处,希望各位老师给予指导。 4 1 零件的分析 1.1 零件的作用 轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同,一般可分为 光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支 承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。题目所给的零件是芯轴。 它属于轴类零件,由圆柱面、轴肩、螺纹孔、槽等组成。轴肩一般用来确 定安装在轴上零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位 置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;槽用于安装键,以传递转矩; 螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 1.2 零件的工艺分析 芯轴主要有三组加工表面,它们相互之间都有一定的位置要求。现分述如 下: 1主要是 35 为主的外圆加工表面。 这一组加工表面包括:一个 35 外圆及端面,40 外圆。还有 1.7x33 的槽。 2主要是 90凹槽的加工表面。 这一组加工表面主要通过角度铣刀来加工 90凹槽。 3主要是 77 外圆、端面的加工表面。 这一组加工表面主要是车 77 外圆,53、深 5 的槽。同时还要对其攻螺 纹 M8、RCI/8,共 5 个,深 21。 这三组加工表面之间都有一定的位置要求,主要是加工顺序的安排。三组 加工面应该依次加工,这样有利于装夹,同时能够很好的保证零件的加工质量, 提高零件的加工精度。 由以上的分析可知,对于三组加工面而言,可以先加工第一组加工面,然 后借于专用夹具加工另外的表面,并且保证他们之间的位置精度要求。 5 2 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的制造形式 该芯轴零件材料应该选 45 钢,因其属于一般的轴类零件,故选 45 钢可满 足其要求。 该芯轴零件属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择 85 的热轧圆钢棒料作毛坯。这对于提高生产率、保证零件加工质量也是有利 的。 2.2 基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理, 可以保证加工质量,提高生产率。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。 该芯轴零件粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。外圆加工采用三角卡盘装夹 热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、外圆。先用外圆作粗基准,先加工一个端面, 车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹已经加工 的外圆面,在加工另一端的表面。 芯轴主要是回转表面,主要应采用车削与外圆磨削成形。但该零件还有 90凹曹以及 53,深 5 的槽和 5 个螺纹孔,所以也要用铣削和钻孔来完成。 由于公差等级较低,表面粗糙度 Ra 值较大,故除 35 外圆需半精加工外,其 余表面和加工工艺都只需粗加工。 2.2.1 粗基准的选择 按照粗基准的选择原则为了保证不加工表面和加工表面的位置的要求应选 择不加工表面为粗基准 2.2.2 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合 时,应该进行尺寸换算。 2.3 工艺路线的拟定 为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求必须 制定合理的工艺路线。 由于生产纲领为成批生产 所以采用通用机床配以专用的工、夹、具并考虑 工序集中以提高生产率和减少机床数量以便降低生产成本。同时,还要考虑经 6 济效果。 制定工艺路线: 下料车削毛坯-车两端面粗车各外圆半精车 35mm 外圆车退刀槽 槽钻、扩螺纹孔铣 90缺口和 53mm 深 5mm 的槽攻 5*M8-7H 螺纹终 检。 铸件 退火 工序: 1.平两端面,粗车 35mm,40mm 外圆,掉头车 77mm 外圆。 2.半精车 35mm 外圆。 3.车退刀槽 1.7*33mm。 4.钻、扩螺纹孔。 5.铣 90缺口和 53mm 深 5mm 的内圆槽。 6.攻螺纹 5*M8-7H。 7.钻 8mm 深 4mm 的锥孔。 8.检验、入库。 在铣直角缺口时,工件必须倾斜-26,直角铣刀垂直铣下。这样能更好的 铣出 90凹槽。 此方案还要考虑工厂的具体条件等因素如设备能否借用工、夹、量具等。 根据此方案的工艺路线制定出详细的工序划分如下所示: 毛坯为铸件清理后退火处理以清除铸件的内应力及改善机械加工性能在毛 坯车间调整 V 型活块使其达到加工面的技术要求然后在机械加工车间进行加工。 根据此工序的安排编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。 工序: 1.去料,车削毛坯 2.平两端面,粗车 35mm,40mm 外圆,掉头车 77mm 外圆。 3.半精车 35mm 外圆。 4.车退刀槽 1.7*33mm。 5.钻、扩螺纹孔。 6.铣 90缺口和 53mm 深 5mm 的槽。 7.攻螺纹 5*M8-7H。 8.钻 8mm 深 4mm 的锥孔。 9.检验、入库。 7 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “芯轴”零件材料为 45 钢,硬度为 207-241HBW,毛坯重量约为 1.2kg 生 产类型为大批生产,可采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工 工艺,分别确定各加工面的机械加工余量、工序尺寸如下: 1外圆表面、端面(35,40mm) 。 考虑其加工长度为 125mm 与其连接的最大加工外圆表面为 80,为简化模 锻毛坯外形,现在直接取外圆表面为 80mm。直径 77mm 表面为自由尺寸公差, 表面粗糙度值只要求粗加工,此时直径余量 2Z=3mm 已能满足加工要求。35mm 外圆的表面粗糙度值为 3.2,需要半精加工。设定其粗加工余量 2Z=4mm,则半 精加工余量 2Z=1mm。 2芯轴的 2 个端面的加工余量(35mm 77mm) 根据所设计的零件毛坯图,端面的加工余量也就是长度方向的加工余量应 该规定为 3-5mm 现取为 3mm. 3. 90缺口的加工余量。 该加工部位的毛坯为实心,要有一定的切削力,参照工艺手册及零件 毛坯图确定加工余量为:铣 90凹槽:Z=0.5mm. 4. 53mm 深 5mm 的内圆槽 该加工部位是铣内圆槽,故采用铣削加工。 内圆为 53mm 见零件毛坯图。因精度要求不高,参照工艺手册确定内 圆槽的加工余量为 2Z=2.5mm。 5.5 个 M8-7H 内螺纹孔。 由于内孔要有精度要求,参照工艺手册表确定工序尺寸及余量为: 钻孔:6mm 扩孔:6.5mm 2Z=0.5 mm 攻螺纹:8 mm 2Z=1.5 mm 车削用量的选择,单件、小批量生产时,可根据加工情况由工人确定;一 般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取 通过查手册可得出以上的加工余量,再考虑到其所要加工的次数,从而可 以确定出毛坯所要达到的尺寸。 综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度,选择如下 机床:普通车床:CA6140、立式铣床、立式钻床。 2.5 确定切削用量及基本工时 工序 2:车两端面及外圆。 8 1.加工条件: 工件材料:80,长度尺寸 130mm45 钢正火,6b=0.60GPa 模锻。 加工要求:平两端面,粗车 35mm,40mm 外圆,掉头车 77mm 外圆。 机床选择:CA6140 卧式车床。 刀具:主要采用硬质合金外圆、端面车刀,以提高刀具的耐磨性。 量具:采用卡板。 2计算切削用量 (1) 粗车 35 外圆端面 1) 确定断面最大加工余量: 根据芯轴毛坯图已知毛坯长度方向的加工余量为 3mm,但考虑到精车,精 磨等加工,所以端面不必全部加工,但要留有余量,根据实际情况及加工经验, 现取实际端面的最大加工余量可按 Zmax=1.5 考虑,分两次加工。 2)确定进给量 f:根据切削用量简明手册及加工零件的实际情况取 f=0.3mm/r 3)计算切削速度:按切削手册表,得切削速度的计算公式为: Vc=Cv/TmAxfyKv 由于切削速度并无严格要求,所以 Vc 取 0.5mm/r 4)确定机床主轴转速: Ns=1000Vc/3.14dw 按机床说明书,现取 500r/mm. 5)计算切削工时:按工艺手册及实际加工情况取 Tm=0.05min. (2)粗车 40 外圆: 1)背吃刀量:单边余量 Z=1mm 可一次去除。 2)进给量:根据切削手册 ,现选用 f=0.3mm/r. 3)计算切削速度:Vc=0.5mm/r. 4)确定主轴转速: Ns=1000Vc/3.14dw=518r/min 按机床选取 Ns=500r/min 故实际切削速度为 Vc=3.14dn/1000=106mm/min 5)切削工时: T=L+L1+L2/nf 现取 T=0.4min. (3)粗车 35 外圆。 1)背吃刀量:单边余量 Z=2mm 可一次去除。 2)进给量:根据切削手册 ,现选用 f=0.5mm/r. 3)计算切削速度:见切削手册表 1.27 V= 97.081.415.026431.0 vyxpMVfaTC 9 =111.1(m/min) 4)确定主轴转速 = =884(r/min)wsdvn1040.31. 按机床选取 n=900(r/min),所以实际的切削速度为: min/13091.0V实 际 (4)车削 77 外圆: 1)进给量选 0.4mm/r 2) 主轴转速选 500r/min. 3) 切削速度:Vc=0.5mm/r. 4)基本工时:考虑到走刀长度以及背吃刀量,现取基本工时 0.23min. 工序 3:半精车 35mm 外圆。 1)切削深度:单边余量 Z=0.5mm 可一次去除。 2)进给量:根据切削手册 ,现选用 f=0.5mm/r. 3)计算切削速度:见切削手册表 1.27 V= 97.081.415.0.602431. vyxpMVfaTC =132m/min 4)确定主轴转速 = =1167(r/min)wsdvn10364.12 按机床选取 n=1200(r/min),所以实际的切削速度为: min/1021.0V实 际 工序 4:车退刀槽 1.7x33mm 1)背吃刀量:单边余量 Z=1mm 可一次去除。 2)进给量、切削速度以及主轴转速同粗车 35、40 外圆同时进行,故 进给量:f=0.5mm/r 3)计算切削速度:见切削手册表 1.27 V= 97.081.415.016243.0 vyxpMVfaTC 10 =123m/min 4)确定主轴转速 = =1119(r/min)wsdvn10354.12 按机床选取 n=1200(r/min),所以实际的切削速度为: min/1201.0.v实 际 5)基本工时现取 0.3min. 工序 5:钻、扩螺纹孔 (1)钻孔 6 f=0.75mm/rK =0.350.95=0.3/s (表 338)fl =0.35m/s (21m/min) (表 342) n = = =1115(r/min)swd10 v63.421 按机床选取 n =1200r/min 故实际切削速度 = =22.6(r/min) 10ns 切削工时 l=18mm,l = 3mm,l =3mm2 t = = =6smfw21nl3.08 (2)扩孔 6.5 根据切削手册表 3-3 可取 f=0.6(mm/r) (表 354) 切削速度:参考有关手册,确定 =0.175m/s (10.5m/min) n = = =514(r/min)swd10 v6.53410 按机床选取 n =520r/min=8.67r/s 故实际切削速度 = =0.17m/s 10n.s 切削工时 l=18mm,l = 4mm,l =3mm2 t = = =5s mfw21nl6.07834 11 工序 6:铣 90缺口和 53mm 深 5mm 的内圆槽: (1)铣 90缺口 根据切削手册表 3-3 可知,可以取 。齿/08.mfz 切削速度:参考有关手册,确定 V=0.3m/s 即 18m/min。 采用镶齿套式面铣刀,d =80mm,齿数 Z=10。w n = = =71.6(r/min)sd10 v803.41 现采用 X53T 立式铣床,根据铣床使用说明书(见工艺手册表 4.2-39) , 取 n =76r/min。故实际切削深度为w = min)/(8.17014.30ndw 当 n =76r/min 时,工作台的每分钟进给量 应为w fi)/(.568.znfwm 查机床说明书,可取 i/56 切削工时:由于无精度要求,且所选铣刀刀齿宽度 36mm,所以 2 次加工就 可以铣出缺口。由此可以得出行程为 175mm t =m(in)125.367 (2)铣削 53mm 深 5mm 的内圆槽。 该工序和工序(5)基本相同,故根据切削手册表 3-3 可知,同样可以 取 。齿/08.mfz 切削速度:参考有关手册,确定 V=0.1m/s 即 6m/min。 采用高速钢粗铣刀,d =50mm,齿数 Z=8。w n = = =38.2(r/min)sd10 v503.46 现采用 X52K 立式铣床,根据铣床使用说明书(见工艺手册表 4.2-39) , 取 n =37.5r/min。故实际切削深度为w = min)/(9.510374.10ndw 当 n =37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量 应为w fi)/(3.78.znfwm 查机床说明书,可取 i/30 12 切削工时:由于无精度要求,工序和工序(5)基本相同,现取基本工时为 2.36min. 工序 7:攻螺纹 5xM8-7H。 由于公制螺纹为标准螺纹,故切削用量可选为: v=0.1m/s=6m/min (切削手册表 342) n = = =238(r/min)swd10 v83.46 按机床选取 n =195r/min,则故实际切削速度为w = 。min)/(9.51023.10s 机动工时 l=19mm,l =3mm,l =3mm2 t = = =1.02(min)mfn8)l(2119583)( 工序 8:钻 8mm 深 4mm 的锥孔。 根据切削手册表 3-3 可知,可以选择进给量 f=0.11mm/r。 切削速度:参考有关手册,确定 V=18m/min。所以主轴转速为 n = = =716(r/min)swd10 v83.41 按机床选取 n =680r/min,则故实际切削速度为w = 。min)/(17061.0s 机动工时 l=19mm,l =4mm,l =3mm12 t = = =0.32(min)mfnl21.068349 最后,将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果加以整理,就可以得 到该芯轴零件的加工工艺规程。第一节设计要求对夹具无严格的技术要求,主 要考虑如何提高加工率,保证零件加工质量。 13 14 3 夹具设计 3.1 问题的提出 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。 这次主要设计第六道工序粗铣 90缺口槽。本夹具将用于 X53T 立式铣床, 刀具为镶齿套式面铣刀。因是铣床夹具,所以必须有对刀装置,查制造工艺 手册 ,并根据工序六的实际情况,选取直角对刀块。其图如下所示: 3.2 夹具设计 3.2.1 定位装置的选择 由零件图可知,90直角缺口与工件轴线成 64倾角。其设计基准为直角 缺口两条边的长度。为了使误差为零,将工件逆时针旋转 64,使直角缺口一 条边水平,一条铅垂。将心轴一端的外圆柱面插入圆形套筒内,由此可以芯轴 的外圆柱面作为定位面。 为了提高加工效率,现决定采用镶齿套式面铣刀进行加工。同时,为了缩 短辅助时间,采用螺旋式机械压板压紧,且用定位销防止工件转动。综上所述, 零件的定位方式如下图所示: 15 3.2.2 夹紧装置的选择 由于实际加工的经验可知铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向。由零件 的定位方式可知,切削力的方向为竖直向下。为了在夹紧过程中能保持工件定 位时所获得的正确位置,夹紧力的作用方向应与切削力方向一致。 为了使夹紧力的大小适当,操作方便、简单而且省力, ,夹紧力作用点应正 对支承元件,并作用于工件刚性较好的部位,最后夹紧力作用点必须靠近加工 表面,以减小切削力对工件造成的翻转力矩。所以选择 77mm 大端外圆的中心 部位作为夹紧力作用点。下面计算切削力的大小: 刀具:高速钢镶齿套式面铣刀,直径 80mm,Z=10 切削力计算公式: 0FxfyufzpeqwCadn0.72.868635.141957()N 查表可得 =350、xf=1.0 、yf=0.65、 =0.83、 =0.83、 =3.1、 =0.08、 =40mFcZFFqpaZfea m、 =0.86、 =80mm、Z=10。其中,垂直分力 =0.3 Fz=287Nu0dv 在计算切削力时,必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K1K2K3K4 其中: K1基本安全系数 1.5 K2加工性质系数 1.1 K3刀具钝化系数 1.1 K4断续刀削系数 1.1 所以 F=1.51.11.11.1287=573(N)。 考虑实际夹紧力较小,以及所加工零件的结构特征,决定选用螺旋夹紧结 16 构。 为克服铣削时的垂直跳动,实际夹紧力 N 为:12573146()0.HKFNf 其中: 、 为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数, 。1f2 120.5f 综上所述,选取螺旋夹紧机构作为该零件的夹紧元件。夹紧装置下图所述: 3.2.3 定位误差分析 (1)定位元件尺寸及工差的确定。夹具的主要定位元件 35mm 的圆孔套 筒,该定位孔的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配的尺寸与公差 相同。 (2)由零件图可知,用 35mm 深 90mm 的圆柱孔以及铰链夹具定位后,定 位误差取决于定位销和定位元件的制造误差。同时对对中块利用调整螺钉进行 调整,利用中间线定位槽处的间隙为 0.05mm。 铣削用量选择: 根据械制造工艺设计简明手册铣床 X53T 铣床进给量 取 f =1500 V / D=56.8(mm/min)。 因采用镶齿套式面铣刀, =80mm,齿数 Z=10。则按机床选取wd =76r/min。wn 由于所加工的零件对本工序加工的面没有特殊的技术要求,虽然由于定位 孔的加工误差以及底面的误差,可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位 误差,但是在这里是允许的。因此加工能满足精度要求.。 17 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,在设计夹具时,为了提高劳动生产率,本工序由于是粗加工, 切削力较大,为了夹紧,势必要采取一些特别的方法。目前主要采用 3 个:一 是要尽量提高毛坯的制造精度,使背吃刀量降低,减少切削力;二是要选择合 适的夹紧装置,增加其的夹紧力度;三是尽可能使夹具上的定位元件合理的安 装在工作台上,便于操作。 18 参考文献 1 张耀宸编.机械加工工艺设计实用手册.航空工业出版社。 2 艾兴、肖诗纲编.切削用量手册.机械工业出版社。 3 侯珍秀编.机械系统设计. 哈尔滨工业大学出版社。 4 赵家齐编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社。 5 孙玉芹、孟兆新编.机械精度设计基础.科学出版社。 6 张世昌,李旦,高航主编.机械制造技术基础.高等教育出版社。 7 东北重型机械学院编.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社。 8机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社 赵家齐 编 9简明机械加工工艺手册上海科学技术出版社 徐圣群 主编 10机床夹具设计手册第二版 上海科学技术出版社 11切削手册机械工业出版社 艾兴 肖诗纲 编
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